mm: numa: Limit NUMA scanning to migrate-on-fault VMAs
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #if BITS_PER_LONG == 32
182 # define WMULT_CONST    (~0UL)
183 #else
184 # define WMULT_CONST    (1UL << 32)
185 #endif
186
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 /*
190  * Shift right and round:
191  */
192 #define SRR(x, y) (((x) + (1UL << ((y) - 1))) >> (y))
193
194 /*
195  * delta *= weight / lw
196  */
197 static unsigned long
198 calc_delta_mine(unsigned long delta_exec, unsigned long weight,
199                 struct load_weight *lw)
200 {
201         u64 tmp;
202
203         /*
204          * weight can be less than 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION for task group sched
205          * entities since MIN_SHARES = 2. Treat weight as 1 if less than
206          * 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION.
207          */
208         if (likely(weight > (1UL << SCHED_LOAD_RESOLUTION)))
209                 tmp = (u64)delta_exec * scale_load_down(weight);
210         else
211                 tmp = (u64)delta_exec;
212
213         if (!lw->inv_weight) {
214                 unsigned long w = scale_load_down(lw->weight);
215
216                 if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
217                         lw->inv_weight = 1;
218                 else if (unlikely(!w))
219                         lw->inv_weight = WMULT_CONST;
220                 else
221                         lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
222         }
223
224         /*
225          * Check whether we'd overflow the 64-bit multiplication:
226          */
227         if (unlikely(tmp > WMULT_CONST))
228                 tmp = SRR(SRR(tmp, WMULT_SHIFT/2) * lw->inv_weight,
229                         WMULT_SHIFT/2);
230         else
231                 tmp = SRR(tmp * lw->inv_weight, WMULT_SHIFT);
232
233         return (unsigned long)min(tmp, (u64)(unsigned long)LONG_MAX);
234 }
235
236
237 const struct sched_class fair_sched_class;
238
239 /**************************************************************
240  * CFS operations on generic schedulable entities:
241  */
242
243 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
244
245 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
246 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
247 {
248         return cfs_rq->rq;
249 }
250
251 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
252 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
253
254 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
255 {
256 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
257         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
258 #endif
259         return container_of(se, struct task_struct, se);
260 }
261
262 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
263 #define for_each_sched_entity(se) \
264                 for (; se; se = se->parent)
265
266 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
267 {
268         return p->se.cfs_rq;
269 }
270
271 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
272 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
273 {
274         return se->cfs_rq;
275 }
276
277 /* runqueue "owned" by this group */
278 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
279 {
280         return grp->my_q;
281 }
282
283 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
284                                        int force_update);
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
306                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
307         }
308 }
309
310 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
311 {
312         if (cfs_rq->on_list) {
313                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
314                 cfs_rq->on_list = 0;
315         }
316 }
317
318 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
319 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
320         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
321
322 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
323 static inline int
324 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
325 {
326         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
327                 return 1;
328
329         return 0;
330 }
331
332 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
333 {
334         return se->parent;
335 }
336
337 /* return depth at which a sched entity is present in the hierarchy */
338 static inline int depth_se(struct sched_entity *se)
339 {
340         int depth = 0;
341
342         for_each_sched_entity(se)
343                 depth++;
344
345         return depth;
346 }
347
348 static void
349 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
350 {
351         int se_depth, pse_depth;
352
353         /*
354          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
355          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
356          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
357          * parent.
358          */
359
360         /* First walk up until both entities are at same depth */
361         se_depth = depth_se(*se);
362         pse_depth = depth_se(*pse);
363
364         while (se_depth > pse_depth) {
365                 se_depth--;
366                 *se = parent_entity(*se);
367         }
368
369         while (pse_depth > se_depth) {
370                 pse_depth--;
371                 *pse = parent_entity(*pse);
372         }
373
374         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
375                 *se = parent_entity(*se);
376                 *pse = parent_entity(*pse);
377         }
378 }
379
380 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
381
382 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
383 {
384         return container_of(se, struct task_struct, se);
385 }
386
387 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
388 {
389         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
390 }
391
392 #define entity_is_task(se)      1
393
394 #define for_each_sched_entity(se) \
395                 for (; se; se = NULL)
396
397 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
398 {
399         return &task_rq(p)->cfs;
400 }
401
402 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
403 {
404         struct task_struct *p = task_of(se);
405         struct rq *rq = task_rq(p);
406
407         return &rq->cfs;
408 }
409
410 /* runqueue "owned" by this group */
411 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
412 {
413         return NULL;
414 }
415
416 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
417 {
418 }
419
420 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
421 {
422 }
423
424 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
425                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
426
427 static inline int
428 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
429 {
430         return 1;
431 }
432
433 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
434 {
435         return NULL;
436 }
437
438 static inline void
439 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
440 {
441 }
442
443 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
444
445 static __always_inline
446 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec);
447
448 /**************************************************************
449  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
450  */
451
452 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
453 {
454         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
455         if (delta > 0)
456                 max_vruntime = vruntime;
457
458         return max_vruntime;
459 }
460
461 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
462 {
463         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
464         if (delta < 0)
465                 min_vruntime = vruntime;
466
467         return min_vruntime;
468 }
469
470 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
471                                 struct sched_entity *b)
472 {
473         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
474 }
475
476 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
479
480         if (cfs_rq->curr)
481                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
482
483         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
484                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
485                                                    struct sched_entity,
486                                                    run_node);
487
488                 if (!cfs_rq->curr)
489                         vruntime = se->vruntime;
490                 else
491                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
492         }
493
494         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
495         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
496 #ifndef CONFIG_64BIT
497         smp_wmb();
498         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
499 #endif
500 }
501
502 /*
503  * Enqueue an entity into the rb-tree:
504  */
505 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
506 {
507         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
508         struct rb_node *parent = NULL;
509         struct sched_entity *entry;
510         int leftmost = 1;
511
512         /*
513          * Find the right place in the rbtree:
514          */
515         while (*link) {
516                 parent = *link;
517                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
518                 /*
519                  * We dont care about collisions. Nodes with
520                  * the same key stay together.
521                  */
522                 if (entity_before(se, entry)) {
523                         link = &parent->rb_left;
524                 } else {
525                         link = &parent->rb_right;
526                         leftmost = 0;
527                 }
528         }
529
530         /*
531          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
532          * used):
533          */
534         if (leftmost)
535                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
536
537         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
538         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
539 }
540
541 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
542 {
543         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
544                 struct rb_node *next_node;
545
546                 next_node = rb_next(&se->run_node);
547                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
548         }
549
550         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
551 }
552
553 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
554 {
555         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
556
557         if (!left)
558                 return NULL;
559
560         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
561 }
562
563 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
564 {
565         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
566
567         if (!next)
568                 return NULL;
569
570         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
571 }
572
573 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
574 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
575 {
576         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
577
578         if (!last)
579                 return NULL;
580
581         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
582 }
583
584 /**************************************************************
585  * Scheduling class statistics methods:
586  */
587
588 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
589                 void __user *buffer, size_t *lenp,
590                 loff_t *ppos)
591 {
592         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
593         int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         if (ret || !write)
596                 return ret;
597
598         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
599                                         sysctl_sched_min_granularity);
600
601 #define WRT_SYSCTL(name) \
602         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
603         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
604         WRT_SYSCTL(sched_latency);
605         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
606 #undef WRT_SYSCTL
607
608         return 0;
609 }
610 #endif
611
612 /*
613  * delta /= w
614  */
615 static inline unsigned long
616 calc_delta_fair(unsigned long delta, struct sched_entity *se)
617 {
618         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
619                 delta = calc_delta_mine(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
620
621         return delta;
622 }
623
624 /*
625  * The idea is to set a period in which each task runs once.
626  *
627  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
628  * this period because otherwise the slices get too small.
629  *
630  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
631  */
632 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
633 {
634         u64 period = sysctl_sched_latency;
635         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
636
637         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
638                 period = sysctl_sched_min_granularity;
639                 period *= nr_running;
640         }
641
642         return period;
643 }
644
645 /*
646  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
647  * proportional to the weight.
648  *
649  * s = p*P[w/rw]
650  */
651 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
652 {
653         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
654
655         for_each_sched_entity(se) {
656                 struct load_weight *load;
657                 struct load_weight lw;
658
659                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
660                 load = &cfs_rq->load;
661
662                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
663                         lw = cfs_rq->load;
664
665                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
666                         load = &lw;
667                 }
668                 slice = calc_delta_mine(slice, se->load.weight, load);
669         }
670         return slice;
671 }
672
673 /*
674  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
675  *
676  * vs = s/w
677  */
678 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
679 {
680         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
681 }
682
683 #ifdef CONFIG_SMP
684 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
685
686 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
687 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
688 {
689         u32 slice;
690
691         p->se.avg.decay_count = 0;
692         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
693         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
694         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
695         __update_task_entity_contrib(&p->se);
696 }
697 #else
698 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
699 {
700 }
701 #endif
702
703 /*
704  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
705  * are not in our scheduling class.
706  */
707 static inline void
708 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr,
709               unsigned long delta_exec)
710 {
711         unsigned long delta_exec_weighted;
712
713         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
714                       max((u64)delta_exec, curr->statistics.exec_max));
715
716         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
717         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
718         delta_exec_weighted = calc_delta_fair(delta_exec, curr);
719
720         curr->vruntime += delta_exec_weighted;
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722 }
723
724 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
725 {
726         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
727         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
728         unsigned long delta_exec;
729
730         if (unlikely(!curr))
731                 return;
732
733         /*
734          * Get the amount of time the current task was running
735          * since the last time we changed load (this cannot
736          * overflow on 32 bits):
737          */
738         delta_exec = (unsigned long)(now - curr->exec_start);
739         if (!delta_exec)
740                 return;
741
742         __update_curr(cfs_rq, curr, delta_exec);
743         curr->exec_start = now;
744
745         if (entity_is_task(curr)) {
746                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
747
748                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
749                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
750                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
751         }
752
753         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
754 }
755
756 static inline void
757 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
758 {
759         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
760 }
761
762 /*
763  * Task is being enqueued - update stats:
764  */
765 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
766 {
767         /*
768          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
769          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
770          */
771         if (se != cfs_rq->curr)
772                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
773 }
774
775 static void
776 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
779                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
780         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
781         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
782                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
783 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
784         if (entity_is_task(se)) {
785                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
786                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
787         }
788 #endif
789         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
790 }
791
792 static inline void
793 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
797          * waiting task:
798          */
799         if (se != cfs_rq->curr)
800                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
801 }
802
803 /*
804  * We are picking a new current task - update its stats:
805  */
806 static inline void
807 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
808 {
809         /*
810          * We are starting a new run period:
811          */
812         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
813 }
814
815 /**************************************************
816  * Scheduling class queueing methods:
817  */
818
819 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
820 /*
821  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
822  * calculated based on the tasks virtual memory size and
823  * numa_balancing_scan_size.
824  */
825 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
826 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
827 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_reset = 60000;
828
829 /* Portion of address space to scan in MB */
830 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
831
832 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
833 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
834
835 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
836 {
837         unsigned long rss = 0;
838         unsigned long nr_scan_pages;
839
840         /*
841          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
842          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
843          * on resident pages
844          */
845         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
846         rss = get_mm_rss(p->mm);
847         if (!rss)
848                 rss = nr_scan_pages;
849
850         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
851         return rss / nr_scan_pages;
852 }
853
854 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
855 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
856
857 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
858 {
859         unsigned int scan, floor;
860         unsigned int windows = 1;
861
862         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
863                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
864         floor = 1000 / windows;
865
866         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
867         return max_t(unsigned int, floor, scan);
868 }
869
870 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
871 {
872         unsigned int smin = task_scan_min(p);
873         unsigned int smax;
874
875         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
876         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
877         return max(smin, smax);
878 }
879
880 /*
881  * Once a preferred node is selected the scheduler balancer will prefer moving
882  * a task to that node for sysctl_numa_balancing_settle_count number of PTE
883  * scans. This will give the process the chance to accumulate more faults on
884  * the preferred node but still allow the scheduler to move the task again if
885  * the nodes CPUs are overloaded.
886  */
887 unsigned int sysctl_numa_balancing_settle_count __read_mostly = 4;
888
889 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
890 {
891         return 2 * nid + priv;
892 }
893
894 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
895 {
896         if (!p->numa_faults)
897                 return 0;
898
899         return p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
900                 p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
901 }
902
903 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
904
905
906 static int
907 find_idlest_cpu_node(int this_cpu, int nid)
908 {
909         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
910         int i, idlest_cpu = this_cpu;
911
912         BUG_ON(cpu_to_node(this_cpu) == nid);
913
914         rcu_read_lock();
915         for_each_cpu(i, cpumask_of_node(nid)) {
916                 load = weighted_cpuload(i);
917
918                 if (load < min_load) {
919                         min_load = load;
920                         idlest_cpu = i;
921                 }
922         }
923         rcu_read_unlock();
924
925         return idlest_cpu;
926 }
927
928 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
929 {
930         int seq, nid, max_nid = -1;
931         unsigned long max_faults = 0;
932
933         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
934         if (p->numa_scan_seq == seq)
935                 return;
936         p->numa_scan_seq = seq;
937         p->numa_migrate_seq++;
938         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
939
940         /* Find the node with the highest number of faults */
941         for_each_online_node(nid) {
942                 unsigned long faults;
943                 int priv, i;
944
945                 for (priv = 0; priv < 2; priv++) {
946                         i = task_faults_idx(nid, priv);
947
948                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
949                         p->numa_faults[i] >>= 1;
950                         p->numa_faults[i] += p->numa_faults_buffer[i];
951                         p->numa_faults_buffer[i] = 0;
952                 }
953
954                 /* Find maximum private faults */
955                 faults = p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
956                 if (faults > max_faults) {
957                         max_faults = faults;
958                         max_nid = nid;
959                 }
960         }
961
962         /*
963          * Record the preferred node as the node with the most faults,
964          * requeue the task to be running on the idlest CPU on the
965          * preferred node and reset the scanning rate to recheck
966          * the working set placement.
967          */
968         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
969                 int preferred_cpu;
970
971                 /*
972                  * If the task is not on the preferred node then find the most
973                  * idle CPU to migrate to.
974                  */
975                 preferred_cpu = task_cpu(p);
976                 if (cpu_to_node(preferred_cpu) != max_nid) {
977                         preferred_cpu = find_idlest_cpu_node(preferred_cpu,
978                                                              max_nid);
979                 }
980
981                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
982                 p->numa_preferred_nid = max_nid;
983                 p->numa_migrate_seq = 1;
984                 migrate_task_to(p, preferred_cpu);
985         }
986 }
987
988 /*
989  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
990  */
991 void task_numa_fault(int last_nidpid, int node, int pages, bool migrated)
992 {
993         struct task_struct *p = current;
994         int priv;
995
996         if (!numabalancing_enabled)
997                 return;
998
999         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1000         if (!p->mm)
1001                 return;
1002
1003         /*
1004          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1005          * to be private if the accessing pid has not changed
1006          */
1007         if (!nidpid_pid_unset(last_nidpid))
1008                 priv = ((p->pid & LAST__PID_MASK) == nidpid_to_pid(last_nidpid));
1009         else
1010                 priv = 1;
1011
1012         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1013         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
1014                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * 2 * nr_node_ids;
1015
1016                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
1017                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1018                 if (!p->numa_faults)
1019                         return;
1020
1021                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
1022                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + (2 * nr_node_ids);
1023         }
1024
1025         /*
1026          * If pages are properly placed (did not migrate) then scan slower.
1027          * This is reset periodically in case of phase changes
1028          */
1029         if (!migrated) {
1030                 /* Initialise if necessary */
1031                 if (!p->numa_scan_period_max)
1032                         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1033
1034                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1035                         p->numa_scan_period + 10);
1036         }
1037
1038         task_numa_placement(p);
1039
1040         p->numa_faults_buffer[task_faults_idx(node, priv)] += pages;
1041 }
1042
1043 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1044 {
1045         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1046         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1047 }
1048
1049 /*
1050  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1051  * Triggered from task_tick_numa().
1052  */
1053 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1054 {
1055         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1056         struct task_struct *p = current;
1057         struct mm_struct *mm = p->mm;
1058         struct vm_area_struct *vma;
1059         unsigned long start, end;
1060         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1061         long pages;
1062
1063         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1064
1065         work->next = work; /* protect against double add */
1066         /*
1067          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1068          *
1069          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1070          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1071          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1072          * work.
1073          */
1074         if (p->flags & PF_EXITING)
1075                 return;
1076
1077         if (!mm->numa_next_reset || !mm->numa_next_scan) {
1078                 mm->numa_next_scan = now +
1079                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1080                 mm->numa_next_reset = now +
1081                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1082         }
1083
1084         /*
1085          * Reset the scan period if enough time has gone by. Objective is that
1086          * scanning will be reduced if pages are properly placed. As tasks
1087          * can enter different phases this needs to be re-examined. Lacking
1088          * proper tracking of reference behaviour, this blunt hammer is used.
1089          */
1090         migrate = mm->numa_next_reset;
1091         if (time_after(now, migrate)) {
1092                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1093                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1094                 xchg(&mm->numa_next_reset, next_scan);
1095         }
1096
1097         /*
1098          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1099          */
1100         migrate = mm->numa_next_scan;
1101         if (time_before(now, migrate))
1102                 return;
1103
1104         if (p->numa_scan_period == 0) {
1105                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1106                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1107         }
1108
1109         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1110         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1111                 return;
1112
1113         /*
1114          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1115          * the next time around.
1116          */
1117         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1118
1119         start = mm->numa_scan_offset;
1120         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1121         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1122         if (!pages)
1123                 return;
1124
1125         down_read(&mm->mmap_sem);
1126         vma = find_vma(mm, start);
1127         if (!vma) {
1128                 reset_ptenuma_scan(p);
1129                 start = 0;
1130                 vma = mm->mmap;
1131         }
1132         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1133                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1134                         continue;
1135
1136                 do {
1137                         start = max(start, vma->vm_start);
1138                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1139                         end = min(end, vma->vm_end);
1140                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1141
1142                         /*
1143                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1144                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1145                          * address space is quickly skipped.
1146                          */
1147                         if (nr_pte_updates)
1148                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1149
1150                         start = end;
1151                         if (pages <= 0)
1152                                 goto out;
1153                 } while (end != vma->vm_end);
1154         }
1155
1156 out:
1157         /*
1158          * If the whole process was scanned without updates then no NUMA
1159          * hinting faults are being recorded and scan rate should be lower.
1160          */
1161         if (mm->numa_scan_offset == 0 && !nr_pte_updates) {
1162                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1163                         p->numa_scan_period << 1);
1164
1165                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1166                 mm->numa_next_scan = next_scan;
1167         }
1168
1169         /*
1170          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1171          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1172          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1173          * scanner to the start so check it now.
1174          */
1175         if (vma)
1176                 mm->numa_scan_offset = start;
1177         else
1178                 reset_ptenuma_scan(p);
1179         up_read(&mm->mmap_sem);
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Drive the periodic memory faults..
1184  */
1185 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1186 {
1187         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1188         u64 period, now;
1189
1190         /*
1191          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1192          */
1193         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1194                 return;
1195
1196         /*
1197          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1198          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1199          * task needs to have done some actual work before we bother with
1200          * NUMA placement.
1201          */
1202         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1203         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1204
1205         if (now - curr->node_stamp > period) {
1206                 if (!curr->node_stamp)
1207                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1208                 curr->node_stamp += period;
1209
1210                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1211                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1212                         task_work_add(curr, work, true);
1213                 }
1214         }
1215 }
1216 #else
1217 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1218 {
1219 }
1220 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1221
1222 static void
1223 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1224 {
1225         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1226         if (!parent_entity(se))
1227                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1228 #ifdef CONFIG_SMP
1229         if (entity_is_task(se))
1230                 list_add(&se->group_node, &rq_of(cfs_rq)->cfs_tasks);
1231 #endif
1232         cfs_rq->nr_running++;
1233 }
1234
1235 static void
1236 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1237 {
1238         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1239         if (!parent_entity(se))
1240                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1241         if (entity_is_task(se))
1242                 list_del_init(&se->group_node);
1243         cfs_rq->nr_running--;
1244 }
1245
1246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1247 # ifdef CONFIG_SMP
1248 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1249 {
1250         long tg_weight;
1251
1252         /*
1253          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1254          * to gain a more accurate current total weight. See
1255          * update_cfs_rq_load_contribution().
1256          */
1257         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1258         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1259         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1260
1261         return tg_weight;
1262 }
1263
1264 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1265 {
1266         long tg_weight, load, shares;
1267
1268         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1269         load = cfs_rq->load.weight;
1270
1271         shares = (tg->shares * load);
1272         if (tg_weight)
1273                 shares /= tg_weight;
1274
1275         if (shares < MIN_SHARES)
1276                 shares = MIN_SHARES;
1277         if (shares > tg->shares)
1278                 shares = tg->shares;
1279
1280         return shares;
1281 }
1282 # else /* CONFIG_SMP */
1283 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1284 {
1285         return tg->shares;
1286 }
1287 # endif /* CONFIG_SMP */
1288 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1289                             unsigned long weight)
1290 {
1291         if (se->on_rq) {
1292                 /* commit outstanding execution time */
1293                 if (cfs_rq->curr == se)
1294                         update_curr(cfs_rq);
1295                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1296         }
1297
1298         update_load_set(&se->load, weight);
1299
1300         if (se->on_rq)
1301                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1302 }
1303
1304 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1305
1306 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1307 {
1308         struct task_group *tg;
1309         struct sched_entity *se;
1310         long shares;
1311
1312         tg = cfs_rq->tg;
1313         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1314         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1315                 return;
1316 #ifndef CONFIG_SMP
1317         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1318                 return;
1319 #endif
1320         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1321
1322         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1323 }
1324 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1325 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1326 {
1327 }
1328 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1329
1330 #ifdef CONFIG_SMP
1331 /*
1332  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1333  * Note: The tables below are dependent on this value.
1334  */
1335 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1336 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1337 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1338
1339 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1340 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1341         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1342         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1343         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1344         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1345         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1346         0x85aac367, 0x82cd8698,
1347 };
1348
1349 /*
1350  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1351  * over-estimates when re-combining.
1352  */
1353 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1354             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1355          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1356         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1357 };
1358
1359 /*
1360  * Approximate:
1361  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1362  */
1363 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1364 {
1365         unsigned int local_n;
1366
1367         if (!n)
1368                 return val;
1369         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1370                 return 0;
1371
1372         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1373         local_n = n;
1374
1375         /*
1376          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1377          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1378          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1379          *
1380          * To achieve constant time decay_load.
1381          */
1382         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1383                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1384                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1385         }
1386
1387         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1388         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1389         return val >> 32;
1390 }
1391
1392 /*
1393  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
1394  * average will be: \Sum 1024*y^n
1395  *
1396  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
1397  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
1398  */
1399 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
1400 {
1401         u32 contrib = 0;
1402
1403         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
1404                 return runnable_avg_yN_sum[n];
1405         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
1406                 return LOAD_AVG_MAX;
1407
1408         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
1409         do {
1410                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
1411                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
1412
1413                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
1414         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
1415
1416         contrib = decay_load(contrib, n);
1417         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
1418 }
1419
1420 /*
1421  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
1422  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
1423  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
1424  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
1425  *
1426  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
1427  *      p0            p1           p2
1428  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
1429  *
1430  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
1431  *
1432  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
1433  * following representation of historical load:
1434  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
1435  *
1436  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
1437  *   y^32 = 0.5
1438  *
1439  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
1440  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
1441  * (u_0).
1442  *
1443  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
1444  * sum again by y is sufficient to update:
1445  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
1446  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
1447  */
1448 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
1449                                                         struct sched_avg *sa,
1450                                                         int runnable)
1451 {
1452         u64 delta, periods;
1453         u32 runnable_contrib;
1454         int delta_w, decayed = 0;
1455
1456         delta = now - sa->last_runnable_update;
1457         /*
1458          * This should only happen when time goes backwards, which it
1459          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
1460          */
1461         if ((s64)delta < 0) {
1462                 sa->last_runnable_update = now;
1463                 return 0;
1464         }
1465
1466         /*
1467          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
1468          * approximation of 1us and fast to compute.
1469          */
1470         delta >>= 10;
1471         if (!delta)
1472                 return 0;
1473         sa->last_runnable_update = now;
1474
1475         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
1476         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
1477         if (delta + delta_w >= 1024) {
1478                 /* period roll-over */
1479                 decayed = 1;
1480
1481                 /*
1482                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
1483                  * out how much from delta we need to complete the current
1484                  * period and accrue it.
1485                  */
1486                 delta_w = 1024 - delta_w;
1487                 if (runnable)
1488                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
1489                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
1490
1491                 delta -= delta_w;
1492
1493                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
1494                 periods = delta / 1024;
1495                 delta %= 1024;
1496
1497                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
1498                                                   periods + 1);
1499                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
1500                                                      periods + 1);
1501
1502                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
1503                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
1504                 if (runnable)
1505                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
1506                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
1507         }
1508
1509         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
1510         if (runnable)
1511                 sa->runnable_avg_sum += delta;
1512         sa->runnable_avg_period += delta;
1513
1514         return decayed;
1515 }
1516
1517 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
1518 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
1519 {
1520         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1521         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1522
1523         decays -= se->avg.decay_count;
1524         if (!decays)
1525                 return 0;
1526
1527         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
1528         se->avg.decay_count = 0;
1529
1530         return decays;
1531 }
1532
1533 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1534 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1535                                                  int force_update)
1536 {
1537         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1538         long tg_contrib;
1539
1540         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
1541         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1542
1543         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
1544                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
1545                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
1546         }
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
1551  * representation for computing load contributions.
1552  */
1553 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1554                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
1555 {
1556         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1557         long contrib;
1558
1559         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
1560         contrib = div_u64(sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
1561                           sa->runnable_avg_period + 1);
1562         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
1563
1564         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
1565                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
1566                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
1567         }
1568 }
1569
1570 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1571 {
1572         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
1573         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1574         int runnable_avg;
1575
1576         u64 contrib;
1577
1578         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
1579         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
1580                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
1581
1582         /*
1583          * For group entities we need to compute a correction term in the case
1584          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
1585          * load as a task of equal weight.
1586          *
1587          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
1588          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
1589          * lower-bound on the true value.
1590          *
1591          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
1592          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
1593          * understating by the aggregate of their overlap.
1594          *
1595          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
1596          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
1597          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
1598          *
1599          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
1600          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
1601          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
1602          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
1603          * our upper bound of 1-cpu.
1604          */
1605         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
1606         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
1607                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
1608                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
1609         }
1610 }
1611 #else
1612 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1613                                                  int force_update) {}
1614 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1615                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
1616 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
1617 #endif
1618
1619 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1620 {
1621         u32 contrib;
1622
1623         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
1624         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
1625         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
1626         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
1627 }
1628
1629 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
1630 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
1631 {
1632         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
1633
1634         if (entity_is_task(se)) {
1635                 __update_task_entity_contrib(se);
1636         } else {
1637                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
1638                 __update_group_entity_contrib(se);
1639         }
1640
1641         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
1642 }
1643
1644 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1645                                                  long load_contrib)
1646 {
1647         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
1648                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
1649         else
1650                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
1651 }
1652
1653 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
1654
1655 /* Update a sched_entity's runnable average */
1656 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1657                                           int update_cfs_rq)
1658 {
1659         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1660         long contrib_delta;
1661         u64 now;
1662
1663         /*
1664          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
1665          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
1666          */
1667         if (entity_is_task(se))
1668                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
1669         else
1670                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
1671
1672         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
1673                 return;
1674
1675         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
1676
1677         if (!update_cfs_rq)
1678                 return;
1679
1680         if (se->on_rq)
1681                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
1682         else
1683                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
1688  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
1689  */
1690 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
1691 {
1692         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
1693         u64 decays;
1694
1695         decays = now - cfs_rq->last_decay;
1696         if (!decays && !force_update)
1697                 return;
1698
1699         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
1700                 unsigned long removed_load;
1701                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
1702                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
1703         }
1704
1705         if (decays) {
1706                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
1707                                                       decays);
1708                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
1709                 cfs_rq->last_decay = now;
1710         }
1711
1712         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
1713 }
1714
1715 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
1716 {
1717         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
1718         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
1719 }
1720
1721 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
1722 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1723                                                   struct sched_entity *se,
1724                                                   int wakeup)
1725 {
1726         /*
1727          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
1728          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
1729          * accumulated while sleeping.
1730          *
1731          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
1732          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
1733          * constructed load_avg_contrib.
1734          */
1735         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
1736                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1737                 if (se->avg.decay_count) {
1738                         /*
1739                          * In a wake-up migration we have to approximate the
1740                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
1741                          * clock_task between the two cpus, and it is not
1742                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
1743                          * approximate this using our carried decays, which are
1744                          * explicitly atomically readable.
1745                          */
1746                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
1747                                                         << 20;
1748                         update_entity_load_avg(se, 0);
1749                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
1750                         se->avg.decay_count = 0;
1751                 }
1752                 wakeup = 0;
1753         } else {
1754                 /*
1755                  * Task re-woke on same cpu (or else migrate_task_rq_fair()
1756                  * would have made count negative); we must be careful to avoid
1757                  * double-accounting blocked time after synchronizing decays.
1758                  */
1759                 se->avg.last_runnable_update += __synchronize_entity_decay(se)
1760                                                         << 20;
1761         }
1762
1763         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
1764         if (wakeup) {
1765                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
1766                 update_entity_load_avg(se, 0);
1767         }
1768
1769         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1770         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1771         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
1776  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
1777  * blocked_load_avg.
1778  */
1779 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1780                                                   struct sched_entity *se,
1781                                                   int sleep)
1782 {
1783         update_entity_load_avg(se, 1);
1784         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1785         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
1786
1787         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
1788         if (sleep) {
1789                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1790                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1791         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
1796  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
1797  * be the only way to update the runnable statistic.
1798  */
1799 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
1800 {
1801         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
1802 }
1803
1804 /*
1805  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
1806  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
1807  * be the only way to update the runnable statistic.
1808  */
1809 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
1810 {
1811         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
1812 }
1813
1814 #else
1815 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1816                                           int update_cfs_rq) {}
1817 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
1818 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1819                                            struct sched_entity *se,
1820                                            int wakeup) {}
1821 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1822                                            struct sched_entity *se,
1823                                            int sleep) {}
1824 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
1825                                               int force_update) {}
1826 #endif
1827
1828 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1829 {
1830 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
1831         struct task_struct *tsk = NULL;
1832
1833         if (entity_is_task(se))
1834                 tsk = task_of(se);
1835
1836         if (se->statistics.sleep_start) {
1837                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
1838
1839                 if ((s64)delta < 0)
1840                         delta = 0;
1841
1842                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
1843                         se->statistics.sleep_max = delta;
1844
1845                 se->statistics.sleep_start = 0;
1846                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1847
1848                 if (tsk) {
1849                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
1850                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
1851                 }
1852         }
1853         if (se->statistics.block_start) {
1854                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
1855
1856                 if ((s64)delta < 0)
1857                         delta = 0;
1858
1859                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
1860                         se->statistics.block_max = delta;
1861
1862                 se->statistics.block_start = 0;
1863                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1864
1865                 if (tsk) {
1866                         if (tsk->in_iowait) {
1867                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
1868                                 se->statistics.iowait_count++;
1869                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
1870                         }
1871
1872                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
1873
1874                         /*
1875                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
1876                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
1877                          * amount of time that the task spent sleeping:
1878                          */
1879                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
1880                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
1881                                                 (void *)get_wchan(tsk),
1882                                                 delta >> 20);
1883                         }
1884                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
1885                 }
1886         }
1887 #endif
1888 }
1889
1890 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1891 {
1892 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1893         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
1894
1895         if (d < 0)
1896                 d = -d;
1897
1898         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
1899                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
1900 #endif
1901 }
1902
1903 static void
1904 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
1905 {
1906         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
1907
1908         /*
1909          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
1910          * however the extra weight of the new task will slow them down a
1911          * little, place the new task so that it fits in the slot that
1912          * stays open at the end.
1913          */
1914         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
1915                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
1916
1917         /* sleeps up to a single latency don't count. */
1918         if (!initial) {
1919                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
1920
1921                 /*
1922                  * Halve their sleep time's effect, to allow
1923                  * for a gentler effect of sleepers:
1924                  */
1925                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
1926                         thresh >>= 1;
1927
1928                 vruntime -= thresh;
1929         }
1930
1931         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
1932         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
1933 }
1934
1935 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
1936
1937 static void
1938 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1939 {
1940         /*
1941          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
1942          * through calling update_curr().
1943          */
1944         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
1945                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
1946
1947         /*
1948          * Update run-time statistics of the 'current'.
1949          */
1950         update_curr(cfs_rq);
1951         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
1952         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1953         update_cfs_shares(cfs_rq);
1954
1955         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1956                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
1957                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1958         }
1959
1960         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
1961         check_spread(cfs_rq, se);
1962         if (se != cfs_rq->curr)
1963                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
1964         se->on_rq = 1;
1965
1966         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
1967                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
1968                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
1969         }
1970 }
1971
1972 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
1973 {
1974         for_each_sched_entity(se) {
1975                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1976                 if (cfs_rq->last == se)
1977                         cfs_rq->last = NULL;
1978                 else
1979                         break;
1980         }
1981 }
1982
1983 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
1984 {
1985         for_each_sched_entity(se) {
1986                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1987                 if (cfs_rq->next == se)
1988                         cfs_rq->next = NULL;
1989                 else
1990                         break;
1991         }
1992 }
1993
1994 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
1995 {
1996         for_each_sched_entity(se) {
1997                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1998                 if (cfs_rq->skip == se)
1999                         cfs_rq->skip = NULL;
2000                 else
2001                         break;
2002         }
2003 }
2004
2005 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2006 {
2007         if (cfs_rq->last == se)
2008                 __clear_buddies_last(se);
2009
2010         if (cfs_rq->next == se)
2011                 __clear_buddies_next(se);
2012
2013         if (cfs_rq->skip == se)
2014                 __clear_buddies_skip(se);
2015 }
2016
2017 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2018
2019 static void
2020 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2021 {
2022         /*
2023          * Update run-time statistics of the 'current'.
2024          */
2025         update_curr(cfs_rq);
2026         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2027
2028         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2029         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2030 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2031                 if (entity_is_task(se)) {
2032                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2033
2034                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2035                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2036                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2037                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2038                 }
2039 #endif
2040         }
2041
2042         clear_buddies(cfs_rq, se);
2043
2044         if (se != cfs_rq->curr)
2045                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2046         se->on_rq = 0;
2047         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2048
2049         /*
2050          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2051          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2052          * movement in our normalized position.
2053          */
2054         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2055                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2056
2057         /* return excess runtime on last dequeue */
2058         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2059
2060         update_min_vruntime(cfs_rq);
2061         update_cfs_shares(cfs_rq);
2062 }
2063
2064 /*
2065  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2066  */
2067 static void
2068 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2069 {
2070         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2071         struct sched_entity *se;
2072         s64 delta;
2073
2074         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2075         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2076         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2077                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2078                 /*
2079                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2080                  * re-elected due to buddy favours.
2081                  */
2082                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2083                 return;
2084         }
2085
2086         /*
2087          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2088          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2089          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2090          */
2091         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2092                 return;
2093
2094         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2095         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2096
2097         if (delta < 0)
2098                 return;
2099
2100         if (delta > ideal_runtime)
2101                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2102 }
2103
2104 static void
2105 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2106 {
2107         /* 'current' is not kept within the tree. */
2108         if (se->on_rq) {
2109                 /*
2110                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2111                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2112                  * runqueue.
2113                  */
2114                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2115                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2116         }
2117
2118         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2119         cfs_rq->curr = se;
2120 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2121         /*
2122          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2123          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2124          * when there are only lesser-weight tasks around):
2125          */
2126         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2127                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2128                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2129         }
2130 #endif
2131         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2132 }
2133
2134 static int
2135 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2136
2137 /*
2138  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2139  * 1) keep things fair between processes/task groups
2140  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2141  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2142  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2143  */
2144 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2145 {
2146         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2147         struct sched_entity *left = se;
2148
2149         /*
2150          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2151          * be done without getting too unfair.
2152          */
2153         if (cfs_rq->skip == se) {
2154                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2155                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2156                         se = second;
2157         }
2158
2159         /*
2160          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2161          */
2162         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2163                 se = cfs_rq->last;
2164
2165         /*
2166          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2167          */
2168         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2169                 se = cfs_rq->next;
2170
2171         clear_buddies(cfs_rq, se);
2172
2173         return se;
2174 }
2175
2176 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2177
2178 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2179 {
2180         /*
2181          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2182          * was not called and update_curr() has to be done:
2183          */
2184         if (prev->on_rq)
2185                 update_curr(cfs_rq);
2186
2187         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2188         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2189
2190         check_spread(cfs_rq, prev);
2191         if (prev->on_rq) {
2192                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2193                 /* Put 'current' back into the tree. */
2194                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2195                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2196                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2197         }
2198         cfs_rq->curr = NULL;
2199 }
2200
2201 static void
2202 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2203 {
2204         /*
2205          * Update run-time statistics of the 'current'.
2206          */
2207         update_curr(cfs_rq);
2208
2209         /*
2210          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2211          */
2212         update_entity_load_avg(curr, 1);
2213         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2214         update_cfs_shares(cfs_rq);
2215
2216 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2217         /*
2218          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2219          * validating it and just reschedule.
2220          */
2221         if (queued) {
2222                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2223                 return;
2224         }
2225         /*
2226          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2227          */
2228         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2229                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2230                 return;
2231 #endif
2232
2233         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2234                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2235 }
2236
2237
2238 /**************************************************
2239  * CFS bandwidth control machinery
2240  */
2241
2242 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2243
2244 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2245 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2246
2247 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2248 {
2249         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2250 }
2251
2252 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled)
2253 {
2254         /* only need to count groups transitioning between enabled/!enabled */
2255         if (enabled && !was_enabled)
2256                 static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2257         else if (!enabled && was_enabled)
2258                 static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2259 }
2260 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2261 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2262 {
2263         return true;
2264 }
2265
2266 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled) {}
2267 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2268
2269 /*
2270  * default period for cfs group bandwidth.
2271  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2272  */
2273 static inline u64 default_cfs_period(void)
2274 {
2275         return 100000000ULL;
2276 }
2277
2278 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2279 {
2280         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2285  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2286  * additional synchronization around rq->lock.
2287  *
2288  * requires cfs_b->lock
2289  */
2290 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2291 {
2292         u64 now;
2293
2294         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2295                 return;
2296
2297         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2298         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2299         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2300 }
2301
2302 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2303 {
2304         return &tg->cfs_bandwidth;
2305 }
2306
2307 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2308 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2309 {
2310         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2311                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2312
2313         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2314 }
2315
2316 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2317 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2318 {
2319         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2320         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2321         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2322
2323         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2324         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2325
2326         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2327         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2328                 amount = min_amount;
2329         else {
2330                 /*
2331                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2332                  * period must have elapsed since the last consumption.
2333                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2334                  * active.
2335                  */
2336                 if (!cfs_b->timer_active) {
2337                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2338                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2339                 }
2340
2341                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2342                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2343                         cfs_b->runtime -= amount;
2344                         cfs_b->idle = 0;
2345                 }
2346         }
2347         expires = cfs_b->runtime_expires;
2348         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2349
2350         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2351         /*
2352          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2353          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2354          * issued.
2355          */
2356         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2357                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2358
2359         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2364  * fact that rq->clock snapshots this value.
2365  */
2366 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2367 {
2368         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2369
2370         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2371         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2372                 return;
2373
2374         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2375                 return;
2376
2377         /*
2378          * If the local deadline has passed we have to consider the
2379          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2380          * has not truly expired.
2381          *
2382          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2383          * whether the global deadline has advanced.
2384          */
2385
2386         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2387                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2388                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
2389         } else {
2390                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
2391                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
2392         }
2393 }
2394
2395 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2396                                      unsigned long delta_exec)
2397 {
2398         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
2399         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
2400         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2401
2402         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2403                 return;
2404
2405         /*
2406          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
2407          * hierarchy can be throttled
2408          */
2409         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
2410                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2411 }
2412
2413 static __always_inline
2414 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec)
2415 {
2416         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
2417                 return;
2418
2419         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
2420 }
2421
2422 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2423 {
2424         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
2425 }
2426
2427 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
2428 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2429 {
2430         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
2431 }
2432
2433 /*
2434  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
2435  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
2436  * load-balance operations.
2437  */
2438 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2439                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2440 {
2441         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
2442
2443         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
2444         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
2445
2446         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
2447                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
2448 }
2449
2450 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
2451 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
2452 {
2453         struct rq *rq = data;
2454         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2455
2456         cfs_rq->throttle_count--;
2457 #ifdef CONFIG_SMP
2458         if (!cfs_rq->throttle_count) {
2459                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
2460                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
2461                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
2462         }
2463 #endif
2464
2465         return 0;
2466 }
2467
2468 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
2469 {
2470         struct rq *rq = data;
2471         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2472
2473         /* group is entering throttled state, stop time */
2474         if (!cfs_rq->throttle_count)
2475                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
2476         cfs_rq->throttle_count++;
2477
2478         return 0;
2479 }
2480
2481 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2482 {
2483         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2484         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2485         struct sched_entity *se;
2486         long task_delta, dequeue = 1;
2487
2488         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2489
2490         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
2491         rcu_read_lock();
2492         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
2493         rcu_read_unlock();
2494
2495         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2496         for_each_sched_entity(se) {
2497                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
2498                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
2499                 if (!se->on_rq)
2500                         break;
2501
2502                 if (dequeue)
2503                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
2504                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
2505
2506                 if (qcfs_rq->load.weight)
2507                         dequeue = 0;
2508         }
2509
2510         if (!se)
2511                 rq->nr_running -= task_delta;
2512
2513         cfs_rq->throttled = 1;
2514         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
2515         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2516         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
2517         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2518 }
2519
2520 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2521 {
2522         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2523         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2524         struct sched_entity *se;
2525         int enqueue = 1;
2526         long task_delta;
2527
2528         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
2529
2530         cfs_rq->throttled = 0;
2531
2532         update_rq_clock(rq);
2533
2534         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2535         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
2536         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
2537         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2538
2539         /* update hierarchical throttle state */
2540         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
2541
2542         if (!cfs_rq->load.weight)
2543                 return;
2544
2545         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2546         for_each_sched_entity(se) {
2547                 if (se->on_rq)
2548                         enqueue = 0;
2549
2550                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2551                 if (enqueue)
2552                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
2553                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
2554
2555                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2556                         break;
2557         }
2558
2559         if (!se)
2560                 rq->nr_running += task_delta;
2561
2562         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
2563         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
2564                 resched_task(rq->curr);
2565 }
2566
2567 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
2568                 u64 remaining, u64 expires)
2569 {
2570         struct cfs_rq *cfs_rq;
2571         u64 runtime = remaining;
2572
2573         rcu_read_lock();
2574         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
2575                                 throttled_list) {
2576                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2577
2578                 raw_spin_lock(&rq->lock);
2579                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2580                         goto next;
2581
2582                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
2583                 if (runtime > remaining)
2584                         runtime = remaining;
2585                 remaining -= runtime;
2586
2587                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
2588                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2589
2590                 /* we check whether we're throttled above */
2591                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
2592                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2593
2594 next:
2595                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
2596
2597                 if (!remaining)
2598                         break;
2599         }
2600         rcu_read_unlock();
2601
2602         return remaining;
2603 }
2604
2605 /*
2606  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
2607  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
2608  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
2609  * used to track this state.
2610  */
2611 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
2612 {
2613         u64 runtime, runtime_expires;
2614         int idle = 1, throttled;
2615
2616         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2617         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
2618         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2619                 goto out_unlock;
2620
2621         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2622         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
2623         idle = cfs_b->idle && !throttled;
2624         cfs_b->nr_periods += overrun;
2625
2626         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
2627         if (idle)
2628                 goto out_unlock;
2629
2630         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2631
2632         if (!throttled) {
2633                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
2634                 cfs_b->idle = 1;
2635                 goto out_unlock;
2636         }
2637
2638         /* account preceding periods in which throttling occurred */
2639         cfs_b->nr_throttled += overrun;
2640
2641         /*
2642          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
2643          * to unthrottle them before making it generally available.  This
2644          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
2645          * allowed to run.
2646          */
2647         runtime = cfs_b->runtime;
2648         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
2649         cfs_b->runtime = 0;
2650
2651         /*
2652          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
2653          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
2654          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
2655          */
2656         while (throttled && runtime > 0) {
2657                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2658                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
2659                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
2660                                                  runtime_expires);
2661                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2662
2663                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2664         }
2665
2666         /* return (any) remaining runtime */
2667         cfs_b->runtime = runtime;
2668         /*
2669          * While we are ensured activity in the period following an
2670          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
2671          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
2672          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
2673          */
2674         cfs_b->idle = 0;
2675 out_unlock:
2676         if (idle)
2677                 cfs_b->timer_active = 0;
2678         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2679
2680         return idle;
2681 }
2682
2683 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
2684 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
2685 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
2686 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
2687 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
2688 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
2689
2690 /* are we near the end of the current quota period? */
2691 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
2692 {
2693         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
2694         u64 remaining;
2695
2696         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
2697         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
2698                 return 1;
2699
2700         /* is a quota refresh about to occur? */
2701         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
2702         if (remaining < min_expire)
2703                 return 1;
2704
2705         return 0;
2706 }
2707
2708 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2709 {
2710         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
2711
2712         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
2713         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
2714                 return;
2715
2716         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
2717                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
2718 }
2719
2720 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
2721 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2722 {
2723         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2724         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
2725
2726         if (slack_runtime <= 0)
2727                 return;
2728
2729         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2730         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
2731             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
2732                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
2733
2734                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
2735                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
2736                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
2737                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
2738         }
2739         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2740
2741         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
2742         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
2743 }
2744
2745 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2746 {
2747         if (!cfs_bandwidth_used())
2748                 return;
2749
2750         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
2751                 return;
2752
2753         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2754 }
2755
2756 /*
2757  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
2758  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
2759  */
2760 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2761 {
2762         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
2763         u64 expires;
2764
2765         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
2766         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration))
2767                 return;
2768
2769         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2770         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
2771                 runtime = cfs_b->runtime;
2772                 cfs_b->runtime = 0;
2773         }
2774         expires = cfs_b->runtime_expires;
2775         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2776
2777         if (!runtime)
2778                 return;
2779
2780         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
2781
2782         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2783         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
2784                 cfs_b->runtime = runtime;
2785         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2786 }
2787
2788 /*
2789  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
2790  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
2791  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
2792  */
2793 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
2794 {
2795         if (!cfs_bandwidth_used())
2796                 return;
2797
2798         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
2799         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
2800                 return;
2801
2802         /* ensure the group is not already throttled */
2803         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2804                 return;
2805
2806         /* update runtime allocation */
2807         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
2808         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
2809                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2810 }
2811
2812 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
2813 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2814 {
2815         if (!cfs_bandwidth_used())
2816                 return;
2817
2818         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2819                 return;
2820
2821         /*
2822          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
2823          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
2824          */
2825         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2826                 return;
2827
2828         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2829 }
2830
2831 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
2832 {
2833         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2834                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
2835         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
2836
2837         return HRTIMER_NORESTART;
2838 }
2839
2840 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
2841 {
2842         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2843                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
2844         ktime_t now;
2845         int overrun;
2846         int idle = 0;
2847
2848         for (;;) {
2849                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
2850                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
2851
2852                 if (!overrun)
2853                         break;
2854
2855                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
2856         }
2857
2858         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
2859 }
2860
2861 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2862 {
2863         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
2864         cfs_b->runtime = 0;
2865         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
2866         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
2867
2868         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2869         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2870         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
2871         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2872         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
2873 }
2874
2875 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2876 {
2877         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
2878         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
2879 }
2880
2881 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
2882 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2883 {
2884         /*
2885          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
2886          * period or because we're racing with the tear-down path
2887          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
2888          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
2889          */
2890         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer))) {
2891                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2892                 /* ensure cfs_b->lock is available while we wait */
2893                 hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2894
2895                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2896                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
2897                 if (cfs_b->timer_active)
2898                         return;
2899         }
2900
2901         cfs_b->timer_active = 1;
2902         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
2903 }
2904
2905 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2906 {
2907         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2908         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
2909 }
2910
2911 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
2912 {
2913         struct cfs_rq *cfs_rq;
2914
2915         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
2916                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2917
2918                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
2919                         continue;
2920
2921                 /*
2922                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
2923                  * there's some valid quota amount
2924                  */
2925                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
2926                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2927                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2928         }
2929 }
2930
2931 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2932 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2933 {
2934         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2935 }
2936
2937 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2938                                      unsigned long delta_exec) {}
2939 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2940 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2941 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2942
2943 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2944 {
2945         return 0;
2946 }
2947
2948 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2949 {
2950         return 0;
2951 }
2952
2953 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2954                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2955 {
2956         return 0;
2957 }
2958
2959 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2960
2961 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2962 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2963 #endif
2964
2965 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2966 {
2967         return NULL;
2968 }
2969 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2970 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
2971
2972 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2973
2974 /**************************************************
2975  * CFS operations on tasks:
2976  */
2977
2978 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2979 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2980 {
2981         struct sched_entity *se = &p->se;
2982         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2983
2984         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
2985
2986         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
2987                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
2988                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
2989                 s64 delta = slice - ran;
2990
2991                 if (delta < 0) {
2992                         if (rq->curr == p)
2993                                 resched_task(p);
2994                         return;
2995                 }
2996
2997                 /*
2998                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
2999                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
3000                  */
3001                 if (rq->curr != p)
3002                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
3003
3004                 hrtick_start(rq, delta);
3005         }
3006 }
3007
3008 /*
3009  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3010  * current task is from our class and nr_running is low enough
3011  * to matter.
3012  */
3013 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3014 {
3015         struct task_struct *curr = rq->curr;
3016
3017         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3018                 return;
3019
3020         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3021                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3022 }
3023 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3024 static inline void
3025 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3026 {
3027 }
3028
3029 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3030 {
3031 }
3032 #endif
3033
3034 /*
3035  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3036  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3037  * then put the task into the rbtree:
3038  */
3039 static void
3040 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3041 {
3042         struct cfs_rq *cfs_rq;
3043         struct sched_entity *se = &p->se;
3044
3045         for_each_sched_entity(se) {
3046                 if (se->on_rq)
3047                         break;
3048                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3049                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3050
3051                 /*
3052                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3053                  *
3054                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3055                  * post the final h_nr_running increment below.
3056                 */
3057                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3058                         break;
3059                 cfs_rq->h_nr_running++;
3060
3061                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3062         }
3063
3064         for_each_sched_entity(se) {
3065                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3066                 cfs_rq->h_nr_running++;
3067
3068                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3069                         break;
3070
3071                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3072                 update_entity_load_avg(se, 1);
3073         }
3074
3075         if (!se) {
3076                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3077                 inc_nr_running(rq);
3078         }
3079         hrtick_update(rq);
3080 }
3081
3082 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3083
3084 /*
3085  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3086  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3087  * update the fair scheduling stats:
3088  */
3089 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3090 {
3091         struct cfs_rq *cfs_rq;
3092         struct sched_entity *se = &p->se;
3093         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3094
3095         for_each_sched_entity(se) {
3096                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3097                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3098
3099                 /*
3100                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3101                  *
3102                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3103                  * post the final h_nr_running decrement below.
3104                 */
3105                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3106                         break;
3107                 cfs_rq->h_nr_running--;
3108
3109                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3110                 if (cfs_rq->load.weight) {
3111                         /*
3112                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3113                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3114                          */
3115                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3116                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3117
3118                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3119                         se = parent_entity(se);
3120                         break;
3121                 }
3122                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3123         }
3124
3125         for_each_sched_entity(se) {
3126                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3127                 cfs_rq->h_nr_running--;
3128
3129                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3130                         break;
3131
3132                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3133                 update_entity_load_avg(se, 1);
3134         }
3135
3136         if (!se) {
3137                 dec_nr_running(rq);
3138                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3139         }
3140         hrtick_update(rq);
3141 }
3142
3143 #ifdef CONFIG_SMP
3144 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3145 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3146 {
3147         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3148 }
3149
3150 /*
3151  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3152  * according to the scheduling class and "nice" value.
3153  *
3154  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3155  * balance conservatively.
3156  */
3157 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3158 {
3159         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3160         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3161
3162         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3163                 return total;
3164
3165         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3170  * according to the scheduling class and "nice" value.
3171  */
3172 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3173 {
3174         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3175         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3176
3177         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3178                 return total;
3179
3180         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3181 }
3182
3183 static unsigned long power_of(int cpu)
3184 {
3185         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3186 }
3187
3188 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3189 {
3190         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3191         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3192         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3193
3194         if (nr_running)
3195                 return load_avg / nr_running;
3196
3197         return 0;
3198 }
3199
3200 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3201 {
3202         /*
3203          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3204          * about the boundary, really active task won't care
3205          * about the loss.
3206          */
3207         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3208                 current->wakee_flips = 0;
3209                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3210         }
3211
3212         if (current->last_wakee != p) {
3213                 current->last_wakee = p;
3214                 current->wakee_flips++;
3215         }
3216 }
3217
3218 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3219 {
3220         struct sched_entity *se = &p->se;
3221         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3222         u64 min_vruntime;
3223
3224 #ifndef CONFIG_64BIT
3225         u64 min_vruntime_copy;
3226
3227         do {
3228                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3229                 smp_rmb();
3230                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3231         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3232 #else
3233         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3234 #endif
3235
3236         se->vruntime -= min_vruntime;
3237         record_wakee(p);
3238 }
3239
3240 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3241 /*
3242  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3243  *
3244  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3245  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3246  * can calculate the shift in shares.
3247  *
3248  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3249  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3250  * total group weight.
3251  *
3252  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3253  * distribution (s_i) using:
3254  *
3255  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3256  *
3257  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3258  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3259  * shares distribution (s_i):
3260  *
3261  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3262  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3263  *
3264  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3265  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3266  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3267  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3268  *
3269  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3270  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3271  *
3272  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3273  *
3274  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3275  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3276  * weight and shares distributions like:
3277  *
3278  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3279  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3280  *
3281  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3282  *
3283  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3284  *
3285  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3286  *
3287  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3288  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3289  * 4/7) times the weight of the group.
3290  */
3291 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3292 {
3293         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3294
3295         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
3296                 return wl;
3297
3298         for_each_sched_entity(se) {
3299                 long w, W;
3300
3301                 tg = se->my_q->tg;
3302
3303                 /*
3304                  * W = @wg + \Sum rw_j
3305                  */
3306                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3307
3308                 /*
3309                  * w = rw_i + @wl
3310                  */
3311                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3312
3313                 /*
3314                  * wl = S * s'_i; see (2)
3315                  */
3316                 if (W > 0 && w < W)
3317                         wl = (w * tg->shares) / W;
3318                 else
3319                         wl = tg->shares;
3320
3321                 /*
3322                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3323                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3324                  * calc_cfs_shares().
3325                  */
3326                 if (wl < MIN_SHARES)
3327                         wl = MIN_SHARES;
3328
3329                 /*
3330                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3331                  */
3332                 wl -= se->load.weight;
3333
3334                 /*
3335                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3336                  * the final effective load change on the root group. Since
3337                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3338                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3339                  * resulting from this level per the above.
3340                  */
3341                 wg = 0;
3342         }
3343
3344         return wl;
3345 }
3346 #else
3347
3348 static inline unsigned long effective_load(struct task_group *tg, int cpu,
3349                 unsigned long wl, unsigned long wg)
3350 {
3351         return wl;
3352 }
3353
3354 #endif
3355
3356 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3357 {
3358         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3359
3360         /*
3361          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3362          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3363          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3364          */
3365         if (p->wakee_flips > factor) {
3366                 /*
3367                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3368                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3369                  * it alone.
3370                  */
3371                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3372                         return 1;
3373         }
3374
3375         return 0;
3376 }
3377
3378 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
3379 {
3380         s64 this_load, load;
3381         int idx, this_cpu, prev_cpu;
3382         unsigned long tl_per_task;
3383         struct task_group *tg;
3384         unsigned long weight;
3385         int balanced;
3386
3387         /*
3388          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
3389          * ourselves around too much.
3390          */
3391         if (wake_wide(p))
3392                 return 0;
3393
3394         idx       = sd->wake_idx;
3395         this_cpu  = smp_processor_id();
3396         prev_cpu  = task_cpu(p);
3397         load      = source_load(prev_cpu, idx);
3398         this_load = target_load(this_cpu, idx);
3399
3400         /*
3401          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
3402          * effect of the currently running task from the load
3403          * of the current CPU:
3404          */
3405         if (sync) {
3406                 tg = task_group(current);
3407                 weight = current->se.load.weight;
3408
3409                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
3410                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
3411         }
3412
3413         tg = task_group(p);
3414         weight = p->se.load.weight;
3415
3416         /*
3417          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
3418          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
3419          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
3420          * about that, so that's good too.
3421          *
3422          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
3423          * task to be woken on this_cpu.
3424          */
3425         if (this_load > 0) {
3426                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
3427
3428                 this_eff_load = 100;
3429                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
3430                 this_eff_load *= this_load +
3431                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
3432
3433                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
3434                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
3435                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
3436
3437                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
3438         } else
3439                 balanced = true;
3440
3441         /*
3442          * If the currently running task will sleep within
3443          * a reasonable amount of time then attract this newly
3444          * woken task:
3445          */
3446         if (sync && balanced)
3447                 return 1;
3448
3449         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
3450         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
3451
3452         if (balanced ||
3453             (this_load <= load &&
3454              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
3455                 /*
3456                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
3457                  * p is cache cold in this domain, and
3458                  * there is no bad imbalance.
3459                  */
3460                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
3461                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
3462
3463                 return 1;
3464         }
3465         return 0;
3466 }
3467
3468 /*
3469  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
3470  * domain.
3471  */
3472 static struct sched_group *
3473 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
3474                   int this_cpu, int load_idx)
3475 {
3476         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
3477         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
3478         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
3479
3480         do {
3481                 unsigned long load, avg_load;
3482                 int local_group;
3483                 int i;
3484
3485                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
3486                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
3487                                         tsk_cpus_allowed(p)))
3488                         continue;
3489
3490                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
3491                                                sched_group_cpus(group));
3492
3493                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
3494                 avg_load = 0;
3495
3496                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
3497                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
3498                         if (local_group)
3499                                 load = source_load(i, load_idx);
3500                         else
3501                                 load = target_load(i, load_idx);
3502
3503                         avg_load += load;
3504                 }
3505
3506                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
3507                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
3508
3509                 if (local_group) {
3510                         this_load = avg_load;
3511                 } else if (avg_load < min_load) {
3512                         min_load = avg_load;
3513                         idlest = group;
3514                 }
3515         } while (group = group->next, group != sd->groups);
3516
3517         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
3518                 return NULL;
3519         return idlest;
3520 }
3521
3522 /*
3523  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
3524  */
3525 static int
3526 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
3527 {
3528         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
3529         int idlest = -1;
3530         int i;
3531
3532         /* Traverse only the allowed CPUs */
3533         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
3534                 load = weighted_cpuload(i);
3535
3536                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
3537                         min_load = load;
3538                         idlest = i;
3539                 }
3540         }
3541
3542         return idlest;
3543 }
3544
3545 /*
3546  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
3547  */
3548 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
3549 {
3550         struct sched_domain *sd;
3551         struct sched_group *sg;
3552         int i = task_cpu(p);
3553
3554         if (idle_cpu(target))
3555                 return target;
3556
3557         /*
3558          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
3559          */
3560         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
3561                 return i;
3562
3563         /*
3564          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
3565          */
3566         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
3567         for_each_lower_domain(sd) {
3568                 sg = sd->groups;
3569                 do {
3570                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
3571                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
3572                                 goto next;
3573
3574                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
3575                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
3576                                         goto next;
3577                         }
3578
3579                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
3580                                         tsk_cpus_allowed(p));
3581                         goto done;
3582 next:
3583                         sg = sg->next;
3584                 } while (sg != sd->groups);
3585         }
3586 done:
3587         return target;
3588 }
3589
3590 /*
3591  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
3592  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
3593  * SD_BALANCE_EXEC.
3594  *
3595  * Balance, ie. select the least loaded group.
3596  *
3597  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
3598  *
3599  * preempt must be disabled.
3600  */
3601 static int
3602 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int sd_flag, int wake_flags)
3603 {
3604         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
3605         int cpu = smp_processor_id();
3606         int prev_cpu = task_cpu(p);
3607         int new_cpu = cpu;
3608         int want_affine = 0;
3609         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
3610
3611         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
3612                 return prev_cpu;
3613
3614         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
3615                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
3616                         want_affine = 1;
3617                 new_cpu = prev_cpu;
3618         }
3619
3620         rcu_read_lock();
3621         for_each_domain(cpu, tmp) {
3622                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
3623                         continue;
3624
3625                 /*
3626                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
3627                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
3628                  */
3629                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
3630                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
3631                         affine_sd = tmp;
3632                         break;
3633                 }
3634
3635                 if (tmp->flags & sd_flag)
3636                         sd = tmp;
3637         }
3638
3639         if (affine_sd) {
3640                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
3641                         prev_cpu = cpu;
3642
3643                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
3644                 goto unlock;
3645         }
3646
3647         while (sd) {
3648                 int load_idx = sd->forkexec_idx;
3649                 struct sched_group *group;
3650                 int weight;
3651
3652                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
3653                         sd = sd->child;
3654                         continue;
3655                 }
3656
3657                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
3658                         load_idx = sd->wake_idx;
3659
3660                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, load_idx);
3661                 if (!group) {
3662                         sd = sd->child;
3663                         continue;
3664                 }
3665
3666                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
3667                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
3668                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
3669                         sd = sd->child;
3670                         continue;
3671                 }
3672
3673                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
3674                 cpu = new_cpu;
3675                 weight = sd->span_weight;
3676                 sd = NULL;
3677                 for_each_domain(cpu, tmp) {
3678                         if (weight <= tmp->span_weight)
3679                                 break;
3680                         if (tmp->flags & sd_flag)
3681                                 sd = tmp;
3682                 }
3683                 /* while loop will break here if sd == NULL */
3684         }
3685 unlock:
3686         rcu_read_unlock();
3687
3688         return new_cpu;
3689 }
3690
3691 /*
3692  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
3693  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
3694  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
3695  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
3696  */
3697 static void
3698 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
3699 {
3700         struct sched_entity *se = &p->se;
3701         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3702
3703         /*
3704          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
3705          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
3706          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
3707          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
3708          */
3709         if (se->avg.decay_count) {
3710                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
3711                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
3712                                                 &cfs_rq->removed_load);
3713         }
3714 }
3715 #endif /* CONFIG_SMP */
3716
3717 static unsigned long
3718 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3719 {
3720         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
3721
3722         /*
3723          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
3724          * to virtual-time in his units.
3725          *
3726          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
3727          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
3728          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
3729          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
3730          * be smaller, again penalizing the lighter task.
3731          *
3732          * This is especially important for buddies when the leftmost
3733          * task is higher priority than the buddy.
3734          */
3735         return calc_delta_fair(gran, se);
3736 }
3737
3738 /*
3739  * Should 'se' preempt 'curr'.
3740  *
3741  *             |s1
3742  *        |s2
3743  *   |s3
3744  *         g
3745  *      |<--->|c
3746  *
3747  *  w(c, s1) = -1
3748  *  w(c, s2) =  0
3749  *  w(c, s3) =  1
3750  *
3751  */
3752 static int
3753 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3754 {
3755         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
3756
3757         if (vdiff <= 0)
3758                 return -1;
3759
3760         gran = wakeup_gran(curr, se);
3761         if (vdiff > gran)
3762                 return 1;
3763
3764         return 0;
3765 }
3766
3767 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
3768 {
3769         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3770                 return;
3771
3772         for_each_sched_entity(se)
3773                 cfs_rq_of(se)->last = se;
3774 }
3775
3776 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
3777 {
3778         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3779                 return;
3780
3781         for_each_sched_entity(se)
3782                 cfs_rq_of(se)->next = se;
3783 }
3784
3785 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
3786 {
3787         for_each_sched_entity(se)
3788                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
3789 }
3790
3791 /*
3792  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3793  */
3794 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
3795 {
3796         struct task_struct *curr = rq->curr;
3797         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
3798         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3799         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
3800         int next_buddy_marked = 0;
3801
3802         if (unlikely(se == pse))
3803                 return;
3804
3805         /*
3806          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
3807          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
3808          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
3809          * next-buddy nomination below.
3810          */
3811         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
3812                 return;
3813
3814         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
3815                 set_next_buddy(pse);
3816                 next_buddy_marked = 1;
3817         }
3818
3819         /*
3820          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
3821          * wake up path.
3822          *
3823          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
3824          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
3825          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
3826          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
3827          * below.
3828          */
3829         if (test_tsk_need_resched(curr))
3830                 return;
3831
3832         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
3833         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
3834             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
3835                 goto preempt;
3836
3837         /*
3838          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
3839          * is driven by the tick):
3840          */
3841         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
3842                 return;
3843
3844         find_matching_se(&se, &pse);
3845         update_curr(cfs_rq_of(se));
3846         BUG_ON(!pse);
3847         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
3848                 /*
3849                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
3850                  * triggering this preemption.
3851                  */
3852                 if (!next_buddy_marked)
3853                         set_next_buddy(pse);
3854                 goto preempt;
3855         }
3856
3857         return;
3858
3859 preempt:
3860         resched_task(curr);
3861         /*
3862          * Only set the backward buddy when the current task is still
3863          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
3864          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
3865          * point, either of which can * drop the rq lock.
3866          *
3867          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
3868          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
3869          */
3870         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
3871                 return;
3872
3873         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
3874                 set_last_buddy(se);
3875 }
3876
3877 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
3878 {
3879         struct task_struct *p;
3880         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
3881         struct sched_entity *se;
3882
3883         if (!cfs_rq->nr_running)
3884                 return NULL;
3885
3886         do {
3887                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
3888                 set_next_entity(cfs_rq, se);
3889                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3890         } while (cfs_rq);
3891
3892         p = task_of(se);
3893         if (hrtick_enabled(rq))
3894                 hrtick_start_fair(rq, p);
3895
3896         return p;
3897 }
3898
3899 /*
3900  * Account for a descheduled task:
3901  */
3902 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
3903 {
3904         struct sched_entity *se = &prev->se;
3905         struct cfs_rq *cfs_rq;
3906
3907         for_each_sched_entity(se) {
3908                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3909                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
3910         }
3911 }
3912
3913 /*
3914  * sched_yield() is very simple
3915  *
3916  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
3917  */
3918 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
3919 {
3920         struct task_struct *curr = rq->curr;
3921         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3922         struct sched_entity *se = &curr->se;
3923
3924         /*
3925          * Are we the only task in the tree?
3926          */
3927         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
3928                 return;
3929
3930         clear_buddies(cfs_rq, se);
3931
3932         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
3933                 update_rq_clock(rq);
3934                 /*
3935                  * Update run-time statistics of the 'current'.
3936                  */
3937                 update_curr(cfs_rq);
3938                 /*
3939                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
3940                  * so we don't do microscopic update in schedule()
3941                  * and double the fastpath cost.
3942                  */
3943                  rq->skip_clock_update = 1;
3944         }
3945
3946         set_skip_buddy(se);
3947 }
3948
3949 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
3950 {
3951         struct sched_entity *se = &p->se;
3952
3953         /* throttled hierarchies are not runnable */
3954         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
3955                 return false;
3956
3957         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
3958         set_next_buddy(se);
3959
3960         yield_task_fair(rq);
3961
3962         return true;
3963 }
3964
3965 #ifdef CONFIG_SMP
3966 /**************************************************
3967  * Fair scheduling class load-balancing methods.
3968  *
3969  * BASICS
3970  *
3971  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
3972  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
3973  * time to each task. This is expressed in the following equation:
3974  *
3975  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
3976  *
3977  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
3978  * W_i,0 is defined as:
3979  *
3980  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
3981  *
3982  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
3983  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
3984  *
3985  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
3986  * weight:
3987  *
3988  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
3989  *
3990  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
3991  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
3992  * can also include other factors [XXX].
3993  *
3994  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
3995  * directly from (1):
3996  *
3997  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
3998  *
3999  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
4000  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
4001  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
4002  *
4003  * [XXX expand on:
4004  *     - infeasible weights;
4005  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
4006  *
4007  *
4008  * SCHED DOMAINS
4009  *
4010  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
4011  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
4012  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
4013  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
4014  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
4015  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
4016  * the groups.
4017  *
4018  * This yields:
4019  *
4020  *     log_2 n     1     n
4021  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
4022  *     i = 0      2^i   2^i
4023  *                               `- size of each group
4024  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
4025  *         |         `- freq
4026  *         `- sum over all levels
4027  *
4028  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4029  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4030  *
4031  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4032  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4033  *
4034  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4035  *
4036  *             log_2 n     
4037  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4038  *             k = 0
4039  *
4040  * And you'll find that:
4041  *
4042  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4043  *
4044  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4045  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4046  * of:
4047  *
4048  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4049  *
4050  *
4051  * WORK CONSERVING
4052  *
4053  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4054  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4055  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4056  *
4057  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4058  * time.
4059  *
4060  * [XXX more?]
4061  *
4062  *
4063  * CGROUPS
4064  *
4065  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4066  *
4067  *                                s_k,i
4068  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4069  *                                 S_k
4070  *
4071  * Where
4072  *
4073  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4074  *
4075  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4076  *
4077  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4078  * property.
4079  *
4080  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4081  *      rewrite all of this once again.]
4082  */ 
4083
4084 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4085
4086 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4087 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4088 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4089 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4090
4091 struct lb_env {
4092         struct sched_domain     *sd;
4093
4094         struct rq               *src_rq;
4095         int                     src_cpu;
4096
4097         int                     dst_cpu;
4098         struct rq               *dst_rq;
4099
4100         struct cpumask          *dst_grpmask;
4101         int                     new_dst_cpu;
4102         enum cpu_idle_type      idle;
4103         long                    imbalance;
4104         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4105         struct cpumask          *cpus;
4106
4107         unsigned int            flags;
4108
4109         unsigned int            loop;
4110         unsigned int            loop_break;
4111         unsigned int            loop_max;
4112 };
4113
4114 /*
4115  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4116  * Both runqueues must be locked.
4117  */
4118 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4119 {
4120         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4121         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4122         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4123         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4124 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4125         if (p->numa_preferred_nid != -1) {
4126                 int src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4127                 int dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4128
4129                 /*
4130                  * If the load balancer has moved the task then limit
4131                  * migrations from taking place in the short term in
4132                  * case this is a short-lived migration.
4133                  */
4134                 if (src_nid != dst_nid && dst_nid != p->numa_preferred_nid)
4135                         p->numa_migrate_seq = 0;
4136         }
4137 #endif
4138 }
4139
4140 /*
4141  * Is this task likely cache-hot:
4142  */
4143 static int
4144 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4145 {
4146         s64 delta;
4147
4148         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4149                 return 0;
4150
4151         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4152                 return 0;
4153
4154         /*
4155          * Buddy candidates are cache hot:
4156          */
4157         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4158                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4159                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4160                 return 1;
4161
4162         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4163                 return 1;
4164         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4165                 return 0;
4166
4167         delta = now - p->se.exec_start;
4168
4169         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4170 }
4171
4172 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4173 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4174 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4175 {
4176         int src_nid, dst_nid;
4177
4178         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4179             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4180                 return false;
4181         }
4182
4183         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4184         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4185
4186         if (src_nid == dst_nid ||
4187             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4188                 return false;
4189
4190         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
4191             task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid))
4192                 return true;
4193
4194         return false;
4195 }
4196
4197
4198 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4199 {
4200         int src_nid, dst_nid;
4201
4202         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4203                 return false;
4204
4205         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4206                 return false;
4207
4208         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4209         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4210
4211         if (src_nid == dst_nid ||
4212             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4213                 return false;
4214
4215         if (task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid))
4216                 return true;
4217
4218         return false;
4219 }
4220
4221 #else
4222 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4223                                              struct lb_env *env)
4224 {
4225         return false;
4226 }
4227
4228 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4229                                              struct lb_env *env)
4230 {
4231         return false;
4232 }
4233 #endif
4234
4235 /*
4236  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4237  */
4238 static
4239 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4240 {
4241         int tsk_cache_hot = 0;
4242         /*
4243          * We do not migrate tasks that are:
4244          * 1) throttled_lb_pair, or
4245          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4246          * 3) running (obviously), or
4247          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4248          */
4249         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4250                 return 0;
4251
4252         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4253                 int cpu;
4254
4255                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4256
4257                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4258
4259                 /*
4260                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4261                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4262                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4263                  *
4264                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4265                  * one in current iteration.
4266                  */
4267                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4268                         return 0;
4269
4270                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4271                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4272                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4273                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4274                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4275                                 break;
4276                         }
4277                 }
4278
4279                 return 0;
4280         }
4281
4282         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4283         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4284
4285         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4286                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4287                 return 0;
4288         }
4289
4290         /*
4291          * Aggressive migration if:
4292          * 1) destination numa is preferred
4293          * 2) task is cache cold, or
4294          * 3) too many balance attempts have failed.
4295          */
4296         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4297         if (!tsk_cache_hot)
4298                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4299
4300         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4301 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4302                 if (tsk_cache_hot) {
4303                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4304                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4305                 }
4306 #endif
4307                 return 1;
4308         }
4309
4310         if (!tsk_cache_hot ||
4311                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4312
4313                 if (tsk_cache_hot) {
4314                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4315                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4316                 }
4317
4318                 return 1;
4319         }
4320
4321         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4322         return 0;
4323 }
4324
4325 /*
4326  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4327  * part of active balancing operations within "domain".
4328  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4329  *
4330  * Called with both runqueues locked.
4331  */
4332 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4333 {
4334         struct task_struct *p, *n;
4335
4336         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4337                 if (!can_migrate_task(p, env))
4338                         continue;
4339
4340                 move_task(p, env);
4341                 /*
4342                  * Right now, this is only the second place move_task()
4343                  * is called, so we can safely collect move_task()
4344                  * stats here rather than inside move_task().
4345                  */
4346                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4347                 return 1;
4348         }
4349         return 0;
4350 }
4351
4352 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
4353
4354 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4355
4356 /*
4357  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4358  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4359  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4360  *
4361  * Called with both runqueues locked.
4362  */
4363 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4364 {
4365         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4366         struct task_struct *p;
4367         unsigned long load;
4368         int pulled = 0;
4369
4370         if (env->imbalance <= 0)
4371                 return 0;
4372
4373         while (!list_empty(tasks)) {
4374                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4375
4376                 env->loop++;
4377                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4378                 if (env->loop > env->loop_max)
4379                         break;
4380
4381                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
4382                 if (env->loop > env->loop_break) {
4383                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
4384                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
4385                         break;
4386                 }
4387
4388                 if (!can_migrate_task(p, env))
4389                         goto next;
4390
4391                 load = task_h_load(p);
4392
4393                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
4394                         goto next;
4395
4396                 if ((load / 2) > env->imbalance)
4397                         goto next;
4398
4399                 move_task(p, env);
4400                 pulled++;
4401                 env->imbalance -= load;
4402
4403 #ifdef CONFIG_PREEMPT
4404                 /*
4405                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
4406                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
4407                  * the critical section.
4408                  */
4409                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
4410                         break;
4411 #endif
4412
4413                 /*
4414                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
4415                  * weighted load.
4416                  */
4417                 if (env->imbalance <= 0)
4418                         break;
4419
4420                 continue;
4421 next:
4422                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
4423         }
4424
4425         /*
4426          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
4427          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
4428          * inside move_task().
4429          */
4430         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
4431
4432         return pulled;
4433 }
4434
4435 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4436 /*
4437  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
4438  */
4439 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
4440 {
4441         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4442         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4443
4444         /* throttled entities do not contribute to load */
4445         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4446                 return;
4447
4448         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
4449
4450         if (se) {
4451                 update_entity_load_avg(se, 1);
4452                 /*
4453                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
4454                  * list removal.  This generally implies that all our children
4455                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
4456                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
4457                  * at enqueue.
4458                  *
4459                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
4460                  */
4461                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
4462                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4463         } else {
4464                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4465                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4466         }
4467 }
4468
4469 static void update_blocked_averages(int cpu)
4470 {
4471         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4472         struct cfs_rq *cfs_rq;
4473         unsigned long flags;
4474
4475         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
4476         update_rq_clock(rq);
4477         /*
4478          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
4479          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
4480          */
4481         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4482                 /*
4483                  * Note: We may want to consider periodically releasing
4484                  * rq->lock about these updates so that creating many task
4485                  * groups does not result in continually extending hold time.
4486                  */
4487                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
4488         }
4489
4490         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
4491 }
4492
4493 /*
4494  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
4495  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
4496  * group is a fraction of its parents load.
4497  */
4498 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
4499 {
4500         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4501         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4502         unsigned long now = jiffies;
4503         unsigned long load;
4504
4505         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4506                 return;
4507
4508         cfs_rq->h_load_next = NULL;
4509         for_each_sched_entity(se) {
4510                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4511                 cfs_rq->h_load_next = se;
4512                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4513                         break;
4514         }
4515
4516         if (!se) {
4517                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
4518                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4519         }
4520
4521         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
4522                 load = cfs_rq->h_load;
4523                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
4524                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4525                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4526                 cfs_rq->h_load = load;
4527                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4528         }
4529 }
4530
4531 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4532 {
4533         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
4534
4535         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
4536         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
4537                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4538 }
4539 #else
4540 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
4541 {
4542 }
4543
4544 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4545 {
4546         return p->se.avg.load_avg_contrib;
4547 }
4548 #endif
4549
4550 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
4551 /*
4552  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
4553  */
4554 struct sg_lb_stats {
4555         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
4556         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
4557         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
4558         unsigned long load_per_task;
4559         unsigned long group_power;
4560         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
4561         unsigned int group_capacity;
4562         unsigned int idle_cpus;
4563         unsigned int group_weight;
4564         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
4565         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
4566 };
4567
4568 /*
4569  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
4570  *               during load balancing.
4571  */
4572 struct sd_lb_stats {
4573         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
4574         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
4575         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
4576         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
4577         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
4578
4579         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
4580         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
4581 };
4582
4583 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
4584 {
4585         /*
4586          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
4587          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
4588          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
4589          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
4590          */
4591         *sds = (struct sd_lb_stats){
4592                 .busiest = NULL,
4593                 .local = NULL,
4594                 .total_load = 0UL,
4595                 .total_pwr = 0UL,
4596                 .busiest_stat = {
4597                         .avg_load = 0UL,
4598                 },
4599         };
4600 }
4601
4602 /**
4603  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
4604  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
4605  * @idle: The Idle status of the CPU for whose sd load_icx is obtained.
4606  *
4607  * Return: The load index.
4608  */
4609 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
4610                                         enum cpu_idle_type idle)
4611 {
4612         int load_idx;
4613
4614         switch (idle) {
4615         case CPU_NOT_IDLE:
4616                 load_idx = sd->busy_idx;
4617                 break;
4618
4619         case CPU_NEWLY_IDLE:
4620                 load_idx = sd->newidle_idx;
4621                 break;
4622         default:
4623                 load_idx = sd->idle_idx;
4624                 break;
4625         }
4626
4627         return load_idx;
4628 }
4629
4630 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4631 {
4632         return SCHED_POWER_SCALE;
4633 }
4634
4635 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4636 {
4637         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
4638 }
4639
4640 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4641 {
4642         unsigned long weight = sd->span_weight;
4643         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
4644
4645         smt_gain /= weight;
4646
4647         return smt_gain;
4648 }
4649
4650 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4651 {
4652         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
4653 }
4654
4655 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
4656 {
4657         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4658         u64 total, available, age_stamp, avg;
4659
4660         /*
4661          * Since we're reading these variables without serialization make sure
4662          * we read them once before doing sanity checks on them.
4663          */
4664         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
4665         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
4666
4667         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
4668
4669         if (unlikely(total < avg)) {
4670                 /* Ensures that power won't end up being negative */
4671                 available = 0;
4672         } else {
4673                 available = total - avg;
4674         }
4675
4676         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
4677                 total = SCHED_POWER_SCALE;
4678
4679         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4680
4681         return div_u64(available, total);
4682 }
4683
4684 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4685 {
4686         unsigned long weight = sd->span_weight;
4687         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
4688         struct sched_group *sdg = sd->groups;
4689
4690         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
4691                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
4692                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
4693                 else
4694                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
4695
4696                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4697         }
4698
4699         sdg->sgp->power_orig = power;
4700
4701         if (sched_feat(ARCH_POWER))
4702                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
4703         else
4704                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
4705
4706         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4707
4708         power *= scale_rt_power(cpu);
4709         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4710
4711         if (!power)
4712                 power = 1;
4713
4714         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
4715         sdg->sgp->power = power;
4716 }
4717
4718 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4719 {
4720         struct sched_domain *child = sd->child;
4721         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
4722         unsigned long power, power_orig;
4723         unsigned long interval;
4724
4725         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
4726         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
4727         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
4728
4729         if (!child) {
4730                 update_cpu_power(sd, cpu);
4731                 return;
4732         }
4733
4734         power_orig = power = 0;
4735
4736         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
4737                 /*
4738                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
4739                  * span the current group.
4740                  */
4741
4742                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
4743                         struct sched_group *sg = cpu_rq(cpu)->sd->groups;
4744
4745                         power_orig += sg->sgp->power_orig;
4746                         power += sg->sgp->power;
4747                 }
4748         } else  {
4749                 /*
4750                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
4751                  * span the current group.
4752                  */ 
4753
4754                 group = child->groups;
4755                 do {
4756                         power_orig += group->sgp->power_orig;
4757                         power += group->sgp->power;
4758                         group = group->next;
4759                 } while (group != child->groups);
4760         }
4761
4762         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
4763         sdg->sgp->power = power;
4764 }
4765
4766 /*
4767  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
4768  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
4769  * which on its own isn't powerful enough.
4770  *
4771  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
4772  */
4773 static inline int
4774 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
4775 {
4776         /*
4777          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
4778          */
4779         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
4780                 return 0;
4781
4782         /*
4783          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
4784          */
4785         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
4786                 return 1;
4787
4788         return 0;
4789 }
4790
4791 /*
4792  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
4793  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
4794  *
4795  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
4796  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
4797  * Something like:
4798  *
4799  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
4800  *              *     * * *
4801  *
4802  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
4803  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
4804  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
4805  *
4806  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
4807  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
4808  * moving tasks due to affinity constraints.
4809  *
4810  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
4811  * update_sd_pick_busiest(). And calculcate_imbalance() and
4812  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
4813  * to create an effective group imbalance.
4814  *
4815  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
4816  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
4817  * subtle and fragile situation.
4818  */
4819
4820 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
4821 {
4822         return group->sgp->imbalance;
4823 }
4824
4825 /*
4826  * Compute the group capacity.
4827  *
4828  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
4829  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
4830  * and limit power unit capacity with that.
4831  */
4832 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
4833 {
4834         unsigned int capacity, smt, cpus;
4835         unsigned int power, power_orig;
4836
4837         power = group->sgp->power;
4838         power_orig = group->sgp->power_orig;
4839         cpus = group->group_weight;
4840
4841         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
4842         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
4843         capacity = cpus / smt; /* cores */
4844
4845         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
4846         if (!capacity)
4847                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
4848
4849         return capacity;
4850 }
4851
4852 /**
4853  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
4854  * @env: The load balancing environment.
4855  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
4856  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
4857  * @local_group: Does group contain this_cpu.
4858  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
4859  */
4860 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
4861                         struct sched_group *group, int load_idx,
4862                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
4863 {
4864         unsigned long nr_running;
4865         unsigned long load;
4866         int i;
4867
4868         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
4869
4870         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
4871                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
4872
4873                 nr_running = rq->nr_running;
4874
4875                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4876                 if (local_group)
4877                         load = target_load(i, load_idx);
4878                 else
4879                         load = source_load(i, load_idx);
4880
4881                 sgs->group_load += load;
4882                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
4883                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
4884                 if (idle_cpu(i))
4885                         sgs->idle_cpus++;
4886         }
4887
4888         /* Adjust by relative CPU power of the group */
4889         sgs->group_power = group->sgp->power;
4890         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
4891
4892         if (sgs->sum_nr_running)
4893                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
4894
4895         sgs->group_weight = group->group_weight;
4896
4897         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
4898         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
4899
4900         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
4901                 sgs->group_has_capacity = 1;
4902 }
4903
4904 /**
4905  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
4906  * @env: The load balancing environment.
4907  * @sds: sched_domain statistics
4908  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
4909  * @sgs: sched_group statistics
4910  *
4911  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
4912  * busiest group.
4913  *
4914  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
4915  * busiest group. %false otherwise.
4916  */
4917 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
4918                                    struct sd_lb_stats *sds,
4919                                    struct sched_group *sg,
4920                                    struct sg_lb_stats *sgs)
4921 {
4922         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
4923                 return false;
4924
4925         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
4926                 return true;
4927
4928         if (sgs->group_imb)
4929                 return true;
4930
4931         /*
4932          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
4933          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
4934          * higher than ourself as busy.
4935          */
4936         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
4937             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
4938                 if (!sds->busiest)
4939                         return true;
4940
4941                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
4942                         return true;
4943         }
4944
4945         return false;
4946 }
4947
4948 /**
4949  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
4950  * @env: The load balancing environment.
4951  * @balance: Should we balance.
4952  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
4953  */
4954 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env,
4955                                         struct sd_lb_stats *sds)
4956 {
4957         struct sched_domain *child = env->sd->child;
4958         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
4959         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
4960         int load_idx, prefer_sibling = 0;
4961
4962         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
4963                 prefer_sibling = 1;
4964
4965         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
4966
4967         do {
4968                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
4969                 int local_group;
4970
4971                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
4972                 if (local_group) {
4973                         sds->local = sg;
4974                         sgs = &sds->local_stat;
4975
4976                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
4977                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
4978                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
4979                 }
4980
4981                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
4982
4983                 if (local_group)
4984                         goto next_group;
4985
4986                 /*
4987                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
4988                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
4989                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
4990                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
4991                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
4992                  * extra check prevents the case where you always pull from the
4993                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
4994                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
4995                  */
4996                 if (prefer_sibling && sds->local &&
4997                     sds->local_stat.group_has_capacity)
4998                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
4999
5000                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
5001                         sds->busiest = sg;
5002                         sds->busiest_stat = *sgs;
5003                 }
5004
5005 next_group:
5006                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
5007                 sds->total_load += sgs->group_load;
5008                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
5009
5010                 sg = sg->next;
5011         } while (sg != env->sd->groups);
5012 }
5013
5014 /**
5015  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
5016  *                      sched doman.
5017  *
5018  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
5019  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
5020  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
5021  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
5022  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
5023  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
5024  *
5025  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
5026  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
5027  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
5028  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
5029  * number.
5030  *
5031  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
5032  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
5033  *
5034  * @env: The load balancing environment.
5035  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
5036  */
5037 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5038 {
5039         int busiest_cpu;
5040
5041         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5042                 return 0;
5043
5044         if (!sds->busiest)
5045                 return 0;
5046
5047         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5048         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5049                 return 0;
5050
5051         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5052                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5053                 SCHED_POWER_SCALE);
5054
5055         return 1;
5056 }
5057
5058 /**
5059  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5060  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5061  *                      load balancing.
5062  * @env: The load balancing environment.
5063  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5064  */
5065 static inline
5066 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5067 {
5068         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5069         unsigned int imbn = 2;
5070         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5071         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5072
5073         local = &sds->local_stat;
5074         busiest = &sds->busiest_stat;
5075
5076         if (!local->sum_nr_running)
5077                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5078         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5079                 imbn = 1;
5080
5081         scaled_busy_load_per_task =
5082                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5083                 busiest->group_power;
5084
5085         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5086             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5087                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5088                 return;
5089         }
5090
5091         /*
5092          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5093          * however we may be able to increase total CPU power used by
5094          * moving them.
5095          */
5096
5097         pwr_now += busiest->group_power *
5098                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5099         pwr_now += local->group_power *
5100                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5101         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5102
5103         /* Amount of load we'd subtract */
5104         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5105                 busiest->group_power;
5106         if (busiest->avg_load > tmp) {
5107                 pwr_move += busiest->group_power *
5108                             min(busiest->load_per_task,
5109                                 busiest->avg_load - tmp);
5110         }
5111
5112         /* Amount of load we'd add */
5113         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5114             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5115                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5116                       local->group_power;
5117         } else {
5118                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5119                       local->group_power;
5120         }
5121         pwr_move += local->group_power *
5122                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5123         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5124
5125         /* Move if we gain throughput */
5126         if (pwr_move > pwr_now)
5127                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5128 }
5129
5130 /**
5131  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5132  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5133  * @env: load balance environment
5134  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5135  */
5136 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5137 {
5138         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5139         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5140
5141         local = &sds->local_stat;
5142         busiest = &sds->busiest_stat;
5143
5144         if (busiest->group_imb) {
5145                 /*
5146                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5147                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5148                  */
5149                 busiest->load_per_task =
5150                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5151         }
5152
5153         /*
5154          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5155          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5156          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5157          */
5158         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5159             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5160                 env->imbalance = 0;
5161                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5162         }
5163
5164         if (!busiest->group_imb) {
5165                 /*
5166                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5167                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5168                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5169                  */
5170                 load_above_capacity =
5171                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5172
5173                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5174                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5175         }
5176
5177         /*
5178          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5179          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5180          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5181          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5182          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5183          * for the minimum possible imbalance.
5184          */
5185         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5186
5187         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5188         env->imbalance = min(
5189                 max_pull * busiest->group_power,
5190                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5191         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5192
5193         /*
5194          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5195          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5196          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5197          * moved
5198          */
5199         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5200                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5201 }
5202
5203 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5204
5205 /**
5206  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5207  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5208  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5209  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5210  * such a group exists.
5211  *
5212  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5213  * to restore balance.
5214  *
5215  * @env: The load balancing environment.
5216  *
5217  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5218  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5219  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5220  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5221  */
5222 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5223 {
5224         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5225         struct sd_lb_stats sds;
5226
5227         init_sd_lb_stats(&sds);
5228
5229         /*
5230          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5231          * this level.
5232          */
5233         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5234         local = &sds.local_stat;
5235         busiest = &sds.busiest_stat;
5236
5237         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5238             check_asym_packing(env, &sds))
5239                 return sds.busiest;
5240
5241         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5242         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5243                 goto out_balanced;
5244
5245         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5246
5247         /*
5248          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5249          * work because they assume all things are equal, which typically
5250          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5251          */
5252         if (busiest->group_imb)
5253                 goto force_balance;
5254
5255         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5256         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5257             !busiest->group_has_capacity)
5258                 goto force_balance;
5259
5260         /*
5261          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5262          * don't try and pull any tasks.
5263          */
5264         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5265                 goto out_balanced;
5266
5267         /*
5268          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5269          * average load.
5270          */
5271         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5272                 goto out_balanced;
5273
5274         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5275                 /*
5276                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5277                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5278                  * there is no imbalance between this and busiest group
5279                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5280                  */
5281                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5282                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5283                         goto out_balanced;
5284         } else {
5285                 /*
5286                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5287                  * imbalance_pct to be conservative.
5288                  */
5289                 if (100 * busiest->avg_load <=
5290                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5291                         goto out_balanced;
5292         }
5293
5294 force_balance:
5295         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5296         calculate_imbalance(env, &sds);
5297         return sds.busiest;
5298
5299 out_balanced:
5300         env->imbalance = 0;
5301         return NULL;
5302 }
5303
5304 /*
5305  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5306  */
5307 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5308                                      struct sched_group *group)
5309 {
5310         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5311         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5312         int i;
5313
5314         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5315                 unsigned long power = power_of(i);
5316                 unsigned long capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power,
5317                                                            SCHED_POWER_SCALE);
5318                 unsigned long wl;
5319
5320                 if (!capacity)
5321                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5322
5323                 rq = cpu_rq(i);
5324                 wl = weighted_cpuload(i);
5325
5326                 /*
5327                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
5328                  * which is not scaled with the cpu power.
5329                  */
5330                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
5331                         continue;
5332
5333                 /*
5334                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
5335                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
5336                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
5337                  * running at a lower capacity.
5338                  *
5339                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
5340                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
5341                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
5342                  * previous maximum.
5343                  */
5344                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
5345                         busiest_load = wl;
5346                         busiest_power = power;
5347                         busiest = rq;
5348                 }
5349         }
5350
5351         return busiest;
5352 }
5353
5354 /*
5355  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
5356  * so long as it is large enough.
5357  */
5358 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
5359
5360 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
5361 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5362
5363 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
5364 {
5365         struct sched_domain *sd = env->sd;
5366
5367         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
5368
5369                 /*
5370                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
5371                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
5372                  * lowest numbered CPUs.
5373                  */
5374                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
5375                         return 1;
5376         }
5377
5378         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
5379 }
5380
5381 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
5382
5383 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
5384 {
5385         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5386         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
5387         int cpu, balance_cpu = -1;
5388
5389         /*
5390          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
5391          * to do the newly idle load balance.
5392          */
5393         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5394                 return 1;
5395
5396         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
5397         sg_mask = sched_group_mask(sg);
5398         /* Try to find first idle cpu */
5399         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
5400                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
5401                         continue;
5402
5403                 balance_cpu = cpu;
5404                 break;
5405         }
5406
5407         if (balance_cpu == -1)
5408                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
5409
5410         /*
5411          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
5412          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
5413          */
5414         return balance_cpu == env->dst_cpu;
5415 }
5416
5417 /*
5418  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
5419  * tasks if there is an imbalance.
5420  */
5421 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
5422                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
5423                         int *continue_balancing)
5424 {
5425         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
5426         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
5427         struct sched_group *group;
5428         struct rq *busiest;
5429         unsigned long flags;
5430         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
5431
5432         struct lb_env env = {
5433                 .sd             = sd,
5434                 .dst_cpu        = this_cpu,
5435                 .dst_rq         = this_rq,
5436                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
5437                 .idle           = idle,
5438                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
5439                 .cpus           = cpus,
5440         };
5441
5442         /*
5443          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
5444          * other cpus in our group
5445          */
5446         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5447                 env.dst_grpmask = NULL;
5448
5449         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
5450
5451         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
5452
5453 redo:
5454         if (!should_we_balance(&env)) {
5455                 *continue_balancing = 0;
5456                 goto out_balanced;
5457         }
5458
5459         group = find_busiest_group(&env);
5460         if (!group) {
5461                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
5462                 goto out_balanced;
5463         }
5464
5465         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
5466         if (!busiest) {
5467                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
5468                 goto out_balanced;
5469         }
5470
5471         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
5472
5473         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
5474
5475         ld_moved = 0;
5476         if (busiest->nr_running > 1) {
5477                 /*
5478                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
5479                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
5480                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
5481                  * correctly treated as an imbalance.
5482                  */
5483                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5484                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
5485                 env.src_rq    = busiest;
5486                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
5487
5488 more_balance:
5489                 local_irq_save(flags);
5490                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
5491
5492                 /*
5493                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
5494                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
5495                  */
5496                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
5497                 ld_moved += cur_ld_moved;
5498                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
5499                 local_irq_restore(flags);
5500
5501                 /*
5502                  * some other cpu did the load balance for us.
5503                  */
5504                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
5505                         resched_cpu(env.dst_cpu);
5506
5507                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
5508                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
5509                         goto more_balance;
5510                 }
5511
5512                 /*
5513                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
5514                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
5515                  * where they can run. The upper limit on how many times we
5516                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
5517                  * sched_group.
5518                  *
5519                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
5520                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
5521                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
5522                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
5523                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
5524                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
5525                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
5526                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
5527                  * This however should not happen so much in practice and
5528                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
5529                  * excess load moved.
5530                  */
5531                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5532
5533                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5534                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
5535
5536                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
5537                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
5538                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
5539                         env.loop         = 0;
5540                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
5541
5542                         /*
5543                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
5544                          * need to continue with same src_cpu.
5545                          */
5546                         goto more_balance;
5547                 }
5548
5549                 /*
5550                  * We failed to reach balance because of affinity.
5551                  */
5552                 if (sd_parent) {
5553                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
5554
5555                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5556                                 *group_imbalance = 1;
5557                         } else if (*group_imbalance)
5558                                 *group_imbalance = 0;
5559                 }
5560
5561                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
5562                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
5563                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
5564                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
5565                                 env.loop = 0;
5566                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
5567                                 goto redo;
5568                         }
5569                         goto out_balanced;
5570                 }
5571         }
5572
5573         if (!ld_moved) {
5574                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
5575                 /*
5576                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
5577                  * We do not want newidle balance, which can be very
5578                  * frequent, pollute the failure counter causing
5579                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
5580                  */
5581                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
5582                         sd->nr_balance_failed++;
5583
5584                 if (need_active_balance(&env)) {
5585                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
5586
5587                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
5588                          * if the curr task on busiest cpu can't be
5589                          * moved to this_cpu
5590                          */
5591                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
5592                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
5593                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
5594                                                             flags);
5595                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5596                                 goto out_one_pinned;
5597                         }
5598
5599                         /*
5600                          * ->active_balance synchronizes accesses to
5601                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
5602                          * only after active load balance is finished.
5603                          */
5604                         if (!busiest->active_balance) {
5605                                 busiest->active_balance = 1;
5606                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
5607                                 active_balance = 1;
5608                         }
5609                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
5610
5611                         if (active_balance) {
5612                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
5613                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
5614                                         &busiest->active_balance_work);
5615                         }
5616
5617                         /*
5618                          * We've kicked active balancing, reset the failure
5619                          * counter.
5620                          */
5621                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
5622                 }
5623         } else
5624                 sd->nr_balance_failed = 0;
5625
5626         if (likely(!active_balance)) {
5627                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
5628                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
5629         } else {
5630                 /*
5631                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
5632                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
5633                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
5634                  * move_tasks).
5635                  */
5636                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
5637                         sd->balance_interval *= 2;
5638         }
5639
5640         goto out;
5641
5642 out_balanced:
5643         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
5644
5645         sd->nr_balance_failed = 0;
5646
5647 out_one_pinned:
5648         /* tune up the balancing interval */
5649         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
5650                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
5651                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
5652                 sd->balance_interval *= 2;
5653
5654         ld_moved = 0;
5655 out:
5656         return ld_moved;
5657 }
5658
5659 /*
5660  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
5661  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
5662  */
5663 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
5664 {
5665         struct sched_domain *sd;
5666         int pulled_task = 0;
5667         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
5668         u64 curr_cost = 0;
5669
5670         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
5671
5672         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
5673                 return;
5674
5675         /*
5676          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
5677          */
5678         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5679
5680         update_blocked_averages(this_cpu);
5681         rcu_read_lock();
5682         for_each_domain(this_cpu, sd) {
5683                 unsigned long interval;
5684                 int continue_balancing = 1;
5685                 u64 t0, domain_cost;
5686
5687                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5688                         continue;
5689
5690                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
5691                         break;
5692
5693                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
5694                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
5695
5696                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
5697                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
5698                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
5699                                                    &continue_balancing);
5700
5701                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
5702                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
5703                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
5704
5705                         curr_cost += domain_cost;
5706                 }
5707
5708                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5709                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
5710                         next_balance = sd->last_balance + interval;
5711                 if (pulled_task) {
5712                         this_rq->idle_stamp = 0;
5713                         break;
5714                 }
5715         }
5716         rcu_read_unlock();
5717
5718         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5719
5720         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
5721                 /*
5722                  * We are going idle. next_balance may be set based on
5723                  * a busy processor. So reset next_balance.
5724                  */
5725                 this_rq->next_balance = next_balance;
5726         }
5727
5728         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
5729                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
5730 }
5731
5732 /*
5733  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
5734  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
5735  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
5736  * avoids physical / logical imbalances.
5737  */
5738 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
5739 {
5740         struct rq *busiest_rq = data;
5741         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
5742         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
5743         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
5744         struct sched_domain *sd;
5745
5746         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
5747
5748         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
5749         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
5750                      !busiest_rq->active_balance))
5751                 goto out_unlock;
5752
5753         /* Is there any task to move? */
5754         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
5755                 goto out_unlock;
5756
5757         /*
5758          * This condition is "impossible", if it occurs
5759          * we need to fix it. Originally reported by
5760          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
5761          */
5762         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
5763
5764         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
5765         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
5766
5767         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
5768         rcu_read_lock();
5769         for_each_domain(target_cpu, sd) {
5770                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
5771                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
5772                                 break;
5773         }
5774
5775         if (likely(sd)) {
5776                 struct lb_env env = {
5777                         .sd             = sd,
5778                         .dst_cpu        = target_cpu,
5779                         .dst_rq         = target_rq,
5780                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
5781                         .src_rq         = busiest_rq,
5782                         .idle           = CPU_IDLE,
5783                 };
5784
5785                 schedstat_inc(sd, alb_count);
5786
5787                 if (move_one_task(&env))
5788                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
5789                 else
5790                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
5791         }
5792         rcu_read_unlock();
5793         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
5794 out_unlock:
5795         busiest_rq->active_balance = 0;
5796         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
5797         return 0;
5798 }
5799
5800 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5801 /*
5802  * idle load balancing details
5803  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
5804  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
5805  *   load balancing for all the idle CPUs.
5806  */
5807 static struct {
5808         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5809         atomic_t nr_cpus;
5810         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5811 } nohz ____cacheline_aligned;
5812
5813 static inline int find_new_ilb(int call_cpu)
5814 {
5815         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
5816
5817         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
5818                 return ilb;
5819
5820         return nr_cpu_ids;
5821 }
5822
5823 /*
5824  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
5825  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
5826  * CPU (if there is one).
5827  */
5828 static void nohz_balancer_kick(int cpu)
5829 {
5830         int ilb_cpu;
5831
5832         nohz.next_balance++;
5833
5834         ilb_cpu = find_new_ilb(cpu);
5835
5836         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
5837                 return;
5838
5839         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
5840                 return;
5841         /*
5842          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
5843          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
5844          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
5845          * will be run before returning from the IPI.
5846          */
5847         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
5848         return;
5849 }
5850
5851 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
5852 {
5853         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
5854                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5855                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
5856                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5857         }
5858 }
5859
5860 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
5861 {
5862         struct sched_domain *sd;
5863
5864         rcu_read_lock();
5865         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5866
5867         if (!sd || !sd->nohz_idle)
5868                 goto unlock;
5869         sd->nohz_idle = 0;
5870
5871         for (; sd; sd = sd->parent)
5872                 atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5873 unlock:
5874         rcu_read_unlock();
5875 }
5876
5877 void set_cpu_sd_state_idle(void)
5878 {
5879         struct sched_domain *sd;
5880
5881         rcu_read_lock();
5882         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5883
5884         if (!sd || sd->nohz_idle)
5885                 goto unlock;
5886         sd->nohz_idle = 1;
5887
5888         for (; sd; sd = sd->parent)
5889                 atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5890 unlock:
5891         rcu_read_unlock();
5892 }
5893
5894 /*
5895  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
5896  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
5897  */
5898 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
5899 {
5900         /*
5901          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
5902          */
5903         if (!cpu_active(cpu))
5904                 return;
5905
5906         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
5907                 return;
5908
5909         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5910         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
5911         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5912 }
5913
5914 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
5915                                         unsigned long action, void *hcpu)
5916 {
5917         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
5918         case CPU_DYING:
5919                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
5920                 return NOTIFY_OK;
5921         default:
5922                 return NOTIFY_DONE;
5923         }
5924 }
5925 #endif
5926
5927 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
5928
5929 /*
5930  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
5931  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
5932  */
5933 void update_max_interval(void)
5934 {
5935         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
5936 }
5937
5938 /*
5939  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
5940  * and initiates a balancing operation if so.
5941  *
5942  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
5943  */
5944 static void rebalance_domains(int cpu, enum cpu_idle_type idle)
5945 {
5946         int continue_balancing = 1;
5947         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5948         unsigned long interval;
5949         struct sched_domain *sd;
5950         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
5951         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
5952         int update_next_balance = 0;
5953         int need_serialize, need_decay = 0;
5954         u64 max_cost = 0;
5955
5956         update_blocked_averages(cpu);
5957
5958         rcu_read_lock();
5959         for_each_domain(cpu, sd) {
5960                 /*
5961                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
5962                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
5963                  */
5964                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
5965                         sd->max_newidle_lb_cost =
5966                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
5967                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
5968                         need_decay = 1;
5969                 }
5970                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
5971
5972                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5973                         continue;
5974
5975                 /*
5976                  * Stop the load balance at this level. There is another
5977                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
5978                  * actively.
5979                  */
5980                 if (!continue_balancing) {
5981                         if (need_decay)
5982                                 continue;
5983                         break;
5984                 }
5985
5986                 interval = sd->balance_interval;
5987                 if (idle != CPU_IDLE)
5988                         interval *= sd->busy_factor;
5989
5990                 /* scale ms to jiffies */
5991                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
5992                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5993
5994                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
5995
5996                 if (need_serialize) {
5997                         if (!spin_trylock(&balancing))
5998                                 goto out;
5999                 }
6000
6001                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
6002                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
6003                                 /*
6004                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
6005                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
6006                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
6007                                  */
6008                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6009                         }
6010                         sd->last_balance = jiffies;
6011                 }
6012                 if (need_serialize)
6013                         spin_unlock(&balancing);
6014 out:
6015                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
6016                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6017                         update_next_balance = 1;
6018                 }
6019         }
6020         if (need_decay) {
6021                 /*
6022                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
6023                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
6024                  */
6025                 rq->max_idle_balance_cost =
6026                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
6027         }
6028         rcu_read_unlock();
6029
6030         /*
6031          * next_balance will be updated only when there is a need.
6032          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
6033          * updated.
6034          */
6035         if (likely(update_next_balance))
6036                 rq->next_balance = next_balance;
6037 }
6038
6039 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6040 /*
6041  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6042  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6043  */
6044 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle)
6045 {
6046         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6047         struct rq *rq;
6048         int balance_cpu;
6049
6050         if (idle != CPU_IDLE ||
6051             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6052                 goto end;
6053
6054         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6055                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6056                         continue;
6057
6058                 /*
6059                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6060                  * work being done for other cpus. Next load
6061                  * balancing owner will pick it up.
6062                  */
6063                 if (need_resched())
6064                         break;
6065
6066                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6067
6068                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6069                 update_rq_clock(rq);
6070                 update_idle_cpu_load(rq);
6071                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6072
6073                 rebalance_domains(balance_cpu, CPU_IDLE);
6074
6075                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6076                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6077         }
6078         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6079 end:
6080         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6081 }
6082
6083 /*
6084  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6085  * of an idle cpu is the system.
6086  *   - This rq has more than one task.
6087  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6088  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6089  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6090  *     domain span are idle.
6091  */
6092 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq, int cpu)
6093 {
6094         unsigned long now = jiffies;
6095         struct sched_domain *sd;
6096
6097         if (unlikely(idle_cpu(cpu)))
6098                 return 0;
6099
6100        /*
6101         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6102         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6103         */
6104         set_cpu_sd_state_busy();
6105         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6106
6107         /*
6108          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6109          * balancing.
6110          */
6111         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6112                 return 0;
6113
6114         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6115                 return 0;
6116
6117         if (rq->nr_running >= 2)
6118                 goto need_kick;
6119
6120         rcu_read_lock();
6121         for_each_domain(cpu, sd) {
6122                 struct sched_group *sg = sd->groups;
6123                 struct sched_group_power *sgp = sg->sgp;
6124                 int nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6125
6126                 if (sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES && nr_busy > 1)
6127                         goto need_kick_unlock;
6128
6129                 if (sd->flags & SD_ASYM_PACKING && nr_busy != sg->group_weight
6130                     && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6131                                           sched_domain_span(sd)) < cpu))
6132                         goto need_kick_unlock;
6133
6134                 if (!(sd->flags & (SD_SHARE_PKG_RESOURCES | SD_ASYM_PACKING)))
6135                         break;
6136         }
6137         rcu_read_unlock();
6138         return 0;
6139
6140 need_kick_unlock:
6141         rcu_read_unlock();
6142 need_kick:
6143         return 1;
6144 }
6145 #else
6146 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle) { }
6147 #endif
6148
6149 /*
6150  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6151  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6152  */
6153 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6154 {
6155         int this_cpu = smp_processor_id();
6156         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6157         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6158                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6159
6160         rebalance_domains(this_cpu, idle);
6161
6162         /*
6163          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6164          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6165          * stopped.
6166          */
6167         nohz_idle_balance(this_cpu, idle);
6168 }
6169
6170 static inline int on_null_domain(int cpu)
6171 {
6172         return !rcu_dereference_sched(cpu_rq(cpu)->sd);
6173 }
6174
6175 /*
6176  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6177  */
6178 void trigger_load_balance(struct rq *rq, int cpu)
6179 {
6180         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6181         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance) &&
6182             likely(!on_null_domain(cpu)))
6183                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6184 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6185         if (nohz_kick_needed(rq, cpu) && likely(!on_null_domain(cpu)))
6186                 nohz_balancer_kick(cpu);
6187 #endif
6188 }
6189
6190 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6191 {
6192         update_sysctl();
6193 }
6194
6195 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6196 {
6197         update_sysctl();
6198
6199         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6200         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6201 }
6202
6203 #endif /* CONFIG_SMP */
6204
6205 /*
6206  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6207  */
6208 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6209 {
6210         struct cfs_rq *cfs_rq;
6211         struct sched_entity *se = &curr->se;
6212
6213         for_each_sched_entity(se) {
6214                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6215                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6216         }
6217
6218         if (numabalancing_enabled)
6219                 task_tick_numa(rq, curr);
6220
6221         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6222 }
6223
6224 /*
6225  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6226  *  - child not yet on the tasklist
6227  *  - preemption disabled
6228  */
6229 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6230 {
6231         struct cfs_rq *cfs_rq;
6232         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6233         int this_cpu = smp_processor_id();
6234         struct rq *rq = this_rq();
6235         unsigned long flags;
6236
6237         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6238
6239         update_rq_clock(rq);
6240
6241         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6242         curr = cfs_rq->curr;
6243
6244         /*
6245          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6246          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6247          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6248          * of child point to valid ones.
6249          */
6250         rcu_read_lock();
6251         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6252         rcu_read_unlock();
6253
6254         update_curr(cfs_rq);
6255
6256         if (curr)
6257                 se->vruntime = curr->vruntime;
6258         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6259
6260         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6261                 /*
6262                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6263                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6264                  */
6265                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6266                 resched_task(rq->curr);
6267         }
6268
6269         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6270
6271         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6272 }
6273
6274 /*
6275  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6276  * the current task.
6277  */
6278 static void
6279 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6280 {
6281         if (!p->se.on_rq)
6282                 return;
6283
6284         /*
6285          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6286          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6287          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6288          */
6289         if (rq->curr == p) {
6290                 if (p->prio > oldprio)
6291                         resched_task(rq->curr);
6292         } else
6293                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6294 }
6295
6296 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6297 {
6298         struct sched_entity *se = &p->se;
6299         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6300
6301         /*
6302          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
6303          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
6304          * do the right thing.
6305          *
6306          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
6307          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
6308          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
6309          */
6310         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
6311                 /*
6312                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
6313                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
6314                  */
6315                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
6316                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6317         }
6318
6319 #ifdef CONFIG_SMP
6320         /*
6321         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
6322         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
6323         * switch back.
6324         */
6325         if (se->avg.decay_count) {
6326                 __synchronize_entity_decay(se);
6327                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
6328         }
6329 #endif
6330 }
6331
6332 /*
6333  * We switched to the sched_fair class.
6334  */
6335 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6336 {
6337         if (!p->se.on_rq)
6338                 return;
6339
6340         /*
6341          * We were most likely switched from sched_rt, so
6342          * kick off the schedule if running, otherwise just see
6343          * if we can still preempt the current task.
6344          */
6345         if (rq->curr == p)
6346                 resched_task(rq->curr);
6347         else
6348                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6349 }
6350
6351 /* Account for a task changing its policy or group.
6352  *
6353  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
6354  * migrates between groups/classes.
6355  */
6356 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
6357 {
6358         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
6359
6360         for_each_sched_entity(se) {
6361                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6362
6363                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6364                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
6365                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6366         }
6367 }
6368
6369 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6370 {
6371         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
6372         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
6373 #ifndef CONFIG_64BIT
6374         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
6375 #endif
6376 #ifdef CONFIG_SMP
6377         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
6378         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
6379 #endif
6380 }
6381
6382 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6383 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
6384 {
6385         struct cfs_rq *cfs_rq;
6386         /*
6387          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
6388          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
6389          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
6390          * bonus in place_entity()).
6391          *
6392          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
6393          * ->vruntime to a relative base.
6394          *
6395          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
6396          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
6397          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
6398          */
6399         /*
6400          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
6401          * But there are some cases where it has already been normalized:
6402          *
6403          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
6404          *   wake_up_new_task().
6405          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
6406          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
6407          *
6408          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
6409          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
6410          */
6411         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
6412                 on_rq = 1;
6413
6414         if (!on_rq)
6415                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
6416         set_task_rq(p, task_cpu(p));
6417         if (!on_rq) {
6418                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
6419                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
6420 #ifdef CONFIG_SMP
6421                 /*
6422                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
6423                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
6424                  * decay.
6425                  */
6426                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
6427                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
6428 #endif
6429         }
6430 }
6431
6432 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
6433 {
6434         int i;
6435
6436         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6437
6438         for_each_possible_cpu(i) {
6439                 if (tg->cfs_rq)
6440                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
6441                 if (tg->se)
6442                         kfree(tg->se[i]);
6443         }
6444
6445         kfree(tg->cfs_rq);
6446         kfree(tg->se);
6447 }
6448
6449 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6450 {
6451         struct cfs_rq *cfs_rq;
6452         struct sched_entity *se;
6453         int i;
6454
6455         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6456         if (!tg->cfs_rq)
6457                 goto err;
6458         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6459         if (!tg->se)
6460                 goto err;
6461
6462         tg->shares = NICE_0_LOAD;
6463
6464         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6465
6466         for_each_possible_cpu(i) {
6467                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
6468                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6469                 if (!cfs_rq)
6470                         goto err;
6471
6472                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
6473                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6474                 if (!se)
6475                         goto err_free_rq;
6476
6477                 init_cfs_rq(cfs_rq);
6478                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
6479         }
6480
6481         return 1;
6482
6483 err_free_rq:
6484         kfree(cfs_rq);
6485 err:
6486         return 0;
6487 }
6488
6489 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
6490 {
6491         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6492         unsigned long flags;
6493
6494         /*
6495         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
6496         * check on_list without danger of it being re-added.
6497         */
6498         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
6499                 return;
6500
6501         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6502         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
6503         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6504 }
6505
6506 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
6507                         struct sched_entity *se, int cpu,
6508                         struct sched_entity *parent)
6509 {
6510         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6511
6512         cfs_rq->tg = tg;
6513         cfs_rq->rq = rq;
6514         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6515
6516         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
6517         tg->se[cpu] = se;
6518
6519         /* se could be NULL for root_task_group */
6520         if (!se)
6521                 return;
6522
6523         if (!parent)
6524                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
6525         else
6526                 se->cfs_rq = parent->my_q;
6527
6528         se->my_q = cfs_rq;
6529         update_load_set(&se->load, 0);
6530         se->parent = parent;
6531 }
6532
6533 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
6534
6535 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
6536 {
6537         int i;
6538         unsigned long flags;
6539
6540         /*
6541          * We can't change the weight of the root cgroup.
6542          */
6543         if (!tg->se[0])
6544                 return -EINVAL;
6545
6546         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
6547
6548         mutex_lock(&shares_mutex);
6549         if (tg->shares == shares)
6550                 goto done;
6551
6552         tg->shares = shares;
6553         for_each_possible_cpu(i) {
6554                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6555                 struct sched_entity *se;
6556
6557                 se = tg->se[i];
6558                 /* Propagate contribution to hierarchy */
6559                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6560
6561                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
6562                 update_rq_clock(rq);
6563                 for_each_sched_entity(se)
6564                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
6565                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6566         }
6567
6568 done:
6569         mutex_unlock(&shares_mutex);
6570         return 0;
6571 }
6572 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6573
6574 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
6575
6576 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6577 {
6578         return 1;
6579 }
6580
6581 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
6582
6583 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6584
6585
6586 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
6587 {
6588         struct sched_entity *se = &task->se;
6589         unsigned int rr_interval = 0;
6590
6591         /*
6592          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
6593          * idle runqueue:
6594          */
6595         if (rq->cfs.load.weight)
6596                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
6597
6598         return rr_interval;
6599 }
6600
6601 /*
6602  * All the scheduling class methods:
6603  */
6604 const struct sched_class fair_sched_class = {
6605         .next                   = &idle_sched_class,
6606         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
6607         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
6608         .yield_task             = yield_task_fair,
6609         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
6610
6611         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
6612
6613         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
6614         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
6615
6616 #ifdef CONFIG_SMP
6617         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
6618         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
6619
6620         .rq_online              = rq_online_fair,
6621         .rq_offline             = rq_offline_fair,
6622
6623         .task_waking            = task_waking_fair,
6624 #endif
6625
6626         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
6627         .task_tick              = task_tick_fair,
6628         .task_fork              = task_fork_fair,
6629
6630         .prio_changed           = prio_changed_fair,
6631         .switched_from          = switched_from_fair,
6632         .switched_to            = switched_to_fair,
6633
6634         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
6635
6636 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6637         .task_move_group        = task_move_group_fair,
6638 #endif
6639 };
6640
6641 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6642 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
6643 {
6644         struct cfs_rq *cfs_rq;
6645
6646         rcu_read_lock();
6647         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
6648                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
6649         rcu_read_unlock();
6650 }
6651 #endif
6652
6653 __init void init_sched_fair_class(void)
6654 {
6655 #ifdef CONFIG_SMP
6656         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
6657
6658 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6659         nohz.next_balance = jiffies;
6660         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
6661         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
6662 #endif
6663 #endif /* SMP */
6664
6665 }