]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
Merge branch 'smp-hotplug-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[karo-tx-linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static 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         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 #else
693 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 /*
699  * Update the current task's runtime statistics.
700  */
701 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
702 {
703         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
704         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
705         u64 delta_exec;
706
707         if (unlikely(!curr))
708                 return;
709
710         delta_exec = now - curr->exec_start;
711         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
712                 return;
713
714         curr->exec_start = now;
715
716         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
717                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
718
719         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
720         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
721
722         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724
725         if (entity_is_task(curr)) {
726                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
727
728                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
729                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
730                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
731         }
732
733         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
734 }
735
736 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
737 {
738         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
739 }
740
741 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
746
747         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
748             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
749                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
750
751         se->statistics.wait_start = wait_start;
752 }
753
754 static void
755 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
756 {
757         struct task_struct *p;
758         u64 delta;
759
760         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
761
762         if (entity_is_task(se)) {
763                 p = task_of(se);
764                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
765                         /*
766                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
767                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
768                          * prior to migration.
769                          */
770                         se->statistics.wait_start = delta;
771                         return;
772                 }
773                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
774         }
775
776         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
777         se->statistics.wait_count++;
778         se->statistics.wait_sum += delta;
779         se->statistics.wait_start = 0;
780 }
781
782 /*
783  * Task is being enqueued - update stats:
784  */
785 static inline void
786 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
787 {
788         /*
789          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
790          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
791          */
792         if (se != cfs_rq->curr)
793                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
794 }
795
796 static inline void
797 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
798 {
799         /*
800          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
801          * waiting task:
802          */
803         if (se != cfs_rq->curr)
804                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
805
806         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
807                 if (entity_is_task(se)) {
808                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
809
810                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
811                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
812                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
813                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
814                 }
815         }
816
817 }
818 #else
819 static inline void
820 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
821 {
822 }
823
824 static inline void
825 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
826 {
827 }
828
829 static inline void
830 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833
834 static inline void
835 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
836 {
837 }
838 #endif
839
840 /*
841  * We are picking a new current task - update its stats:
842  */
843 static inline void
844 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
845 {
846         /*
847          * We are starting a new run period:
848          */
849         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
850 }
851
852 /**************************************************
853  * Scheduling class queueing methods:
854  */
855
856 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
857 /*
858  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
859  * calculated based on the tasks virtual memory size and
860  * numa_balancing_scan_size.
861  */
862 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
863 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
864
865 /* Portion of address space to scan in MB */
866 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
867
868 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
869 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
870
871 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
872 {
873         unsigned long rss = 0;
874         unsigned long nr_scan_pages;
875
876         /*
877          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
878          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
879          * on resident pages
880          */
881         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
882         rss = get_mm_rss(p->mm);
883         if (!rss)
884                 rss = nr_scan_pages;
885
886         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
887         return rss / nr_scan_pages;
888 }
889
890 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
891 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
892
893 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
894 {
895         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
896         unsigned int scan, floor;
897         unsigned int windows = 1;
898
899         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
900                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
901         floor = 1000 / windows;
902
903         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
904         return max_t(unsigned int, floor, scan);
905 }
906
907 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
908 {
909         unsigned int smin = task_scan_min(p);
910         unsigned int smax;
911
912         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
913         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
914         return max(smin, smax);
915 }
916
917 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
918 {
919         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
920         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
921 }
922
923 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
924 {
925         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
926         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
927 }
928
929 struct numa_group {
930         atomic_t refcount;
931
932         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
933         int nr_tasks;
934         pid_t gid;
935         int active_nodes;
936
937         struct rcu_head rcu;
938         unsigned long total_faults;
939         unsigned long max_faults_cpu;
940         /*
941          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
942          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
943          * more by CPU use than by memory faults.
944          */
945         unsigned long *faults_cpu;
946         unsigned long faults[0];
947 };
948
949 /* Shared or private faults. */
950 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
951
952 /* Memory and CPU locality */
953 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
954
955 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
956 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
957
958 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
959 {
960         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
961 }
962
963 /*
964  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
965  * occupy the first half of the array. The second half of the
966  * array is for current counters, which are averaged into the
967  * first set by task_numa_placement.
968  */
969 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
970 {
971         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
972 }
973
974 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
975 {
976         if (!p->numa_faults)
977                 return 0;
978
979         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
980                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
981 }
982
983 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
984 {
985         if (!p->numa_group)
986                 return 0;
987
988         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
989                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
990 }
991
992 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
993 {
994         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
995                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
996 }
997
998 /*
999  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1000  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1001  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1002  */
1003 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1004
1005 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1006 {
1007         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1008 }
1009
1010 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1011 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1012                                         int maxdist, bool task)
1013 {
1014         unsigned long score = 0;
1015         int node;
1016
1017         /*
1018          * All nodes are directly connected, and the same distance
1019          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1020          */
1021         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1022                 return 0;
1023
1024         /*
1025          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1026          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1027          */
1028         for_each_online_node(node) {
1029                 unsigned long faults;
1030                 int dist = node_distance(nid, node);
1031
1032                 /*
1033                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1034                  * for placement; nid was already counted.
1035                  */
1036                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1037                         continue;
1038
1039                 /*
1040                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1041                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1042                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1043                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1044                  * of each group. Skip other nodes.
1045                  */
1046                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1047                                         dist > maxdist)
1048                         continue;
1049
1050                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1051                 if (task)
1052                         faults = task_faults(p, node);
1053                 else
1054                         faults = group_faults(p, node);
1055
1056                 /*
1057                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1058                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1059                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1060                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1061                  * The further away a node is, the less the faults count.
1062                  * This seems to result in good task placement.
1063                  */
1064                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1065                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1066                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1067                 }
1068
1069                 score += faults;
1070         }
1071
1072         return score;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1077  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1078  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1079  * evenly spread out between numa nodes.
1080  */
1081 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1082                                         int dist)
1083 {
1084         unsigned long faults, total_faults;
1085
1086         if (!p->numa_faults)
1087                 return 0;
1088
1089         total_faults = p->total_numa_faults;
1090
1091         if (!total_faults)
1092                 return 0;
1093
1094         faults = task_faults(p, nid);
1095         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1096
1097         return 1000 * faults / total_faults;
1098 }
1099
1100 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1101                                          int dist)
1102 {
1103         unsigned long faults, total_faults;
1104
1105         if (!p->numa_group)
1106                 return 0;
1107
1108         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1109
1110         if (!total_faults)
1111                 return 0;
1112
1113         faults = group_faults(p, nid);
1114         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1115
1116         return 1000 * faults / total_faults;
1117 }
1118
1119 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1120                                 int src_nid, int dst_cpu)
1121 {
1122         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1123         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1124         int last_cpupid, this_cpupid;
1125
1126         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1127
1128         /*
1129          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1130          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1131          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1132          *
1133          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1134          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1135          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1136          *
1137          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1138          * same result twice in a row, given these samples are fully
1139          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1140          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1141          *
1142          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1143          * act on an unlikely task<->page relation.
1144          */
1145         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1146         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1147                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1148                 return false;
1149
1150         /* Always allow migrate on private faults */
1151         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1152                 return true;
1153
1154         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1155         if (!ng)
1156                 return true;
1157
1158         /*
1159          * Destination node is much more heavily used than the source
1160          * node? Allow migration.
1161          */
1162         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1163                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1164                 return true;
1165
1166         /*
1167          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1168          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1169          *
1170          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1171          * --------------- * - > ---------------
1172          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1173          */
1174         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1175                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1176 }
1177
1178 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1179 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1180 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1181 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1182 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1183
1184 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1185 struct numa_stats {
1186         unsigned long nr_running;
1187         unsigned long load;
1188
1189         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1190         unsigned long compute_capacity;
1191
1192         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1193         unsigned long task_capacity;
1194         int has_free_capacity;
1195 };
1196
1197 /*
1198  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1199  */
1200 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1201 {
1202         int smt, cpu, cpus = 0;
1203         unsigned long capacity;
1204
1205         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1206         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1207                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1208
1209                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1210                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1211                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1212
1213                 cpus++;
1214         }
1215
1216         /*
1217          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1218          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1219          * not find this node attractive.
1220          *
1221          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1222          * imbalance and bail there.
1223          */
1224         if (!cpus)
1225                 return;
1226
1227         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1228         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1229         capacity = cpus / smt; /* cores */
1230
1231         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1232                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1233         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1234 }
1235
1236 struct task_numa_env {
1237         struct task_struct *p;
1238
1239         int src_cpu, src_nid;
1240         int dst_cpu, dst_nid;
1241
1242         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1243
1244         int imbalance_pct;
1245         int dist;
1246
1247         struct task_struct *best_task;
1248         long best_imp;
1249         int best_cpu;
1250 };
1251
1252 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1253                              struct task_struct *p, long imp)
1254 {
1255         if (env->best_task)
1256                 put_task_struct(env->best_task);
1257
1258         env->best_task = p;
1259         env->best_imp = imp;
1260         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1261 }
1262
1263 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1264                                 struct task_numa_env *env)
1265 {
1266         long imb, old_imb;
1267         long orig_src_load, orig_dst_load;
1268         long src_capacity, dst_capacity;
1269
1270         /*
1271          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1272          *
1273          * src_load        dst_load
1274          * ------------ vs ---------
1275          * src_capacity    dst_capacity
1276          */
1277         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1278         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1279
1280         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1281         if (dst_load < src_load)
1282                 swap(dst_load, src_load);
1283
1284         /* Is the difference below the threshold? */
1285         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1286               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1287         if (imb <= 0)
1288                 return false;
1289
1290         /*
1291          * The imbalance is above the allowed threshold.
1292          * Compare it with the old imbalance.
1293          */
1294         orig_src_load = env->src_stats.load;
1295         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1296
1297         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1298                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1299
1300         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1301                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1302
1303         /* Would this change make things worse? */
1304         return (imb > old_imb);
1305 }
1306
1307 /*
1308  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1309  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1310  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1311  * be exchanged with the source task
1312  */
1313 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1314                               long taskimp, long groupimp)
1315 {
1316         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1317         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1318         struct task_struct *cur;
1319         long src_load, dst_load;
1320         long load;
1321         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1322         long moveimp = imp;
1323         int dist = env->dist;
1324         bool assigned = false;
1325
1326         rcu_read_lock();
1327
1328         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1329         cur = dst_rq->curr;
1330         /*
1331          * No need to move the exiting task or idle task.
1332          */
1333         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1334                 cur = NULL;
1335         else {
1336                 /*
1337                  * The task_struct must be protected here to protect the
1338                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1339                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1340                  * finish_task_switch()
1341                  *     --> put_task_struct()
1342                  *         --> __put_task_struct()
1343                  *             --> task_numa_free()
1344                  */
1345                 get_task_struct(cur);
1346         }
1347
1348         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1349
1350         /*
1351          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1352          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1353          */
1354         if (cur == env->p)
1355                 goto unlock;
1356
1357         /*
1358          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1359          * source and destination node. Calculate the total differential for
1360          * the source task and potential destination task. The more negative
1361          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1362          * be incurred if the tasks were swapped.
1363          */
1364         if (cur) {
1365                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1366                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1367                         goto unlock;
1368
1369                 /*
1370                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1371                  * in any group then look only at task weights.
1372                  */
1373                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1374                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1375                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1376                         /*
1377                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1378                          * tasks within a group over tiny differences.
1379                          */
1380                         if (cur->numa_group)
1381                                 imp -= imp/16;
1382                 } else {
1383                         /*
1384                          * Compare the group weights. If a task is all by
1385                          * itself (not part of a group), use the task weight
1386                          * instead.
1387                          */
1388                         if (cur->numa_group)
1389                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1390                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1391                         else
1392                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1393                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1394                 }
1395         }
1396
1397         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1398                 goto unlock;
1399
1400         if (!cur) {
1401                 /* Is there capacity at our destination? */
1402                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1403                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1404                         goto unlock;
1405
1406                 goto balance;
1407         }
1408
1409         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1410         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1411                         dst_rq->nr_running == 1)
1412                 goto assign;
1413
1414         /*
1415          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1416          */
1417 balance:
1418         load = task_h_load(env->p);
1419         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1420         src_load = env->src_stats.load - load;
1421
1422         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1423                 /*
1424                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1425                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1426                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1427                  * so an actually idle CPU will win.
1428                  */
1429                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1430                         imp = moveimp - 1;
1431                         put_task_struct(cur);
1432                         cur = NULL;
1433                         goto assign;
1434                 }
1435         }
1436
1437         if (imp <= env->best_imp)
1438                 goto unlock;
1439
1440         if (cur) {
1441                 load = task_h_load(cur);
1442                 dst_load -= load;
1443                 src_load += load;
1444         }
1445
1446         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1447                 goto unlock;
1448
1449         /*
1450          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1451          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1452          */
1453         if (!cur)
1454                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1455
1456 assign:
1457         assigned = true;
1458         task_numa_assign(env, cur, imp);
1459 unlock:
1460         rcu_read_unlock();
1461         /*
1462          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1463          * finished.
1464          */
1465         if (cur && !assigned)
1466                 put_task_struct(cur);
1467 }
1468
1469 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1470                                 long taskimp, long groupimp)
1471 {
1472         int cpu;
1473
1474         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1475                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1476                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1477                         continue;
1478
1479                 env->dst_cpu = cpu;
1480                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1481         }
1482 }
1483
1484 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1485 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1486 {
1487         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1488         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1489
1490         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1491                 return false;
1492
1493         /*
1494          * Only consider a task move if the source has a higher load
1495          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1496          *
1497          *      src->load                dst->load
1498          * --------------------- vs ---------------------
1499          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1500          */
1501         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1502
1503             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1504                 return true;
1505
1506         return false;
1507 }
1508
1509 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1510 {
1511         struct task_numa_env env = {
1512                 .p = p,
1513
1514                 .src_cpu = task_cpu(p),
1515                 .src_nid = task_node(p),
1516
1517                 .imbalance_pct = 112,
1518
1519                 .best_task = NULL,
1520                 .best_imp = 0,
1521                 .best_cpu = -1,
1522         };
1523         struct sched_domain *sd;
1524         unsigned long taskweight, groupweight;
1525         int nid, ret, dist;
1526         long taskimp, groupimp;
1527
1528         /*
1529          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1530          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1531          *
1532          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1533          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1534          * to satisfy here.
1535          */
1536         rcu_read_lock();
1537         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1538         if (sd)
1539                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1540         rcu_read_unlock();
1541
1542         /*
1543          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1544          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1545          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1546          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1547          */
1548         if (unlikely(!sd)) {
1549                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1550                 return -EINVAL;
1551         }
1552
1553         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1554         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1555         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1556         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1557         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1558         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1559         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1560         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1561
1562         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1563         if (numa_has_capacity(&env))
1564                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1565
1566         /*
1567          * Look at other nodes in these cases:
1568          * - there is no space available on the preferred_nid
1569          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1570          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1571          *   we need to check other locations.
1572          */
1573         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1574                 for_each_online_node(nid) {
1575                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1576                                 continue;
1577
1578                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1579                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1580                                                 dist != env.dist) {
1581                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1582                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1583                         }
1584
1585                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1586                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1587                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1588                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1589                                 continue;
1590
1591                         env.dist = dist;
1592                         env.dst_nid = nid;
1593                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1594                         if (numa_has_capacity(&env))
1595                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1596                 }
1597         }
1598
1599         /*
1600          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1601          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1602          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1603          * settle down.
1604          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1605          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1606          */
1607         if (p->numa_group) {
1608                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1609
1610                 if (env.best_cpu == -1)
1611                         nid = env.src_nid;
1612                 else
1613                         nid = env.dst_nid;
1614
1615                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1616                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1617         }
1618
1619         /* No better CPU than the current one was found. */
1620         if (env.best_cpu == -1)
1621                 return -EAGAIN;
1622
1623         /*
1624          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1625          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1626          */
1627         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1628
1629         if (env.best_task == NULL) {
1630                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1631                 if (ret != 0)
1632                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1633                 return ret;
1634         }
1635
1636         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1637         if (ret != 0)
1638                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1639         put_task_struct(env.best_task);
1640         return ret;
1641 }
1642
1643 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1644 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1645 {
1646         unsigned long interval = HZ;
1647
1648         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1649         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1650                 return;
1651
1652         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1653         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1654         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1655
1656         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1657         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1658                 return;
1659
1660         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1661         task_numa_migrate(p);
1662 }
1663
1664 /*
1665  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1666  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1667  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1668  * located.
1669  */
1670 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1671 {
1672         unsigned long faults, max_faults = 0;
1673         int nid, active_nodes = 0;
1674
1675         for_each_online_node(nid) {
1676                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1677                 if (faults > max_faults)
1678                         max_faults = faults;
1679         }
1680
1681         for_each_online_node(nid) {
1682                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1683                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1684                         active_nodes++;
1685         }
1686
1687         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1688         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1689 }
1690
1691 /*
1692  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1693  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1694  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1695  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1696  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1697  */
1698 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1699 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1700
1701 /*
1702  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1703  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1704  * the page accesses are shared with other processes.
1705  * Otherwise, decrease the scan period.
1706  */
1707 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1708                         unsigned long shared, unsigned long private)
1709 {
1710         unsigned int period_slot;
1711         int ratio;
1712         int diff;
1713
1714         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1715         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1716
1717         /*
1718          * If there were no record hinting faults then either the task is
1719          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1720          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1721          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1722          * node is overloaded. In either case, scan slower
1723          */
1724         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1725                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1726                         p->numa_scan_period << 1);
1727
1728                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1729                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1730
1731                 return;
1732         }
1733
1734         /*
1735          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1736          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1737          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1738          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1739          */
1740         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1741         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1742         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1743                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1744                 if (!slot)
1745                         slot = 1;
1746                 diff = slot * period_slot;
1747         } else {
1748                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1749
1750                 /*
1751                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1752                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1753                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1754                  * speaking the intent is that there is little point
1755                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1756                  * simply bounce migrations uselessly
1757                  */
1758                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1759                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1760         }
1761
1762         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1763                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1764         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1769  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1770  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1771  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1772  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1773  */
1774 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1775 {
1776         u64 runtime, delta, now;
1777         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1778         now = p->se.exec_start;
1779         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1780
1781         if (p->last_task_numa_placement) {
1782                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1783                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1784         } else {
1785                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1786                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1787         }
1788
1789         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1790         p->last_task_numa_placement = now;
1791
1792         return delta;
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1797  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1798  * otherwise workloads might not converge.
1799  */
1800 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1801 {
1802         nodemask_t nodes;
1803         int dist;
1804
1805         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1806         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1807                 return nid;
1808
1809         /*
1810          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1811          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1812          * both the node itself, and on nearby nodes.
1813          */
1814         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1815                 unsigned long score, max_score = 0;
1816                 int node, max_node = nid;
1817
1818                 dist = sched_max_numa_distance;
1819
1820                 for_each_online_node(node) {
1821                         score = group_weight(p, node, dist);
1822                         if (score > max_score) {
1823                                 max_score = score;
1824                                 max_node = node;
1825                         }
1826                 }
1827                 return max_node;
1828         }
1829
1830         /*
1831          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1832          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1833          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1834          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1835          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1836          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1837          * keep the complexity of the search down.
1838          */
1839         nodes = node_online_map;
1840         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1841                 unsigned long max_faults = 0;
1842                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1843                 int a, b;
1844
1845                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1846                 if (!find_numa_distance(dist))
1847                         continue;
1848
1849                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1850                         unsigned long faults = 0;
1851                         nodemask_t this_group;
1852                         nodes_clear(this_group);
1853
1854                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1855                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1856                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1857                                         faults += group_faults(p, b);
1858                                         node_set(b, this_group);
1859                                         node_clear(b, nodes);
1860                                 }
1861                         }
1862
1863                         /* Remember the top group. */
1864                         if (faults > max_faults) {
1865                                 max_faults = faults;
1866                                 max_group = this_group;
1867                                 /*
1868                                  * subtle: at the smallest distance there is
1869                                  * just one node left in each "group", the
1870                                  * winner is the preferred nid.
1871                                  */
1872                                 nid = a;
1873                         }
1874                 }
1875                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1876                 if (!max_faults)
1877                         break;
1878                 nodes = max_group;
1879         }
1880         return nid;
1881 }
1882
1883 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1884 {
1885         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1886         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1887         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1888         unsigned long total_faults;
1889         u64 runtime, period;
1890         spinlock_t *group_lock = NULL;
1891
1892         /*
1893          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1894          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1895          * that the field is read in a single access:
1896          */
1897         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1898         if (p->numa_scan_seq == seq)
1899                 return;
1900         p->numa_scan_seq = seq;
1901         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1902
1903         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1904                        p->numa_faults_locality[1];
1905         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1906
1907         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1908         if (p->numa_group) {
1909                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1910                 spin_lock_irq(group_lock);
1911         }
1912
1913         /* Find the node with the highest number of faults */
1914         for_each_online_node(nid) {
1915                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1916                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1917                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1918                 int priv;
1919
1920                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1921                         long diff, f_diff, f_weight;
1922
1923                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1924                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1925                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1926                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1927
1928                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1929                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1930                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1931                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1932
1933                         /*
1934                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1935                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1936                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1937                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1938                          * faults are less important.
1939                          */
1940                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1941                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1942                                    (total_faults + 1);
1943                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1944                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1945
1946                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1947                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1948                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1949                         p->total_numa_faults += diff;
1950                         if (p->numa_group) {
1951                                 /*
1952                                  * safe because we can only change our own group
1953                                  *
1954                                  * mem_idx represents the offset for a given
1955                                  * nid and priv in a specific region because it
1956                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1957                                  */
1958                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1959                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1960                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1961                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1962                         }
1963                 }
1964
1965                 if (faults > max_faults) {
1966                         max_faults = faults;
1967                         max_nid = nid;
1968                 }
1969
1970                 if (group_faults > max_group_faults) {
1971                         max_group_faults = group_faults;
1972                         max_group_nid = nid;
1973                 }
1974         }
1975
1976         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1977
1978         if (p->numa_group) {
1979                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
1980                 spin_unlock_irq(group_lock);
1981                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1982         }
1983
1984         if (max_faults) {
1985                 /* Set the new preferred node */
1986                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1987                         sched_setnuma(p, max_nid);
1988
1989                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1990                         numa_migrate_preferred(p);
1991         }
1992 }
1993
1994 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1995 {
1996         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1997 }
1998
1999 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2000 {
2001         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2002                 kfree_rcu(grp, rcu);
2003 }
2004
2005 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2006                         int *priv)
2007 {
2008         struct numa_group *grp, *my_grp;
2009         struct task_struct *tsk;
2010         bool join = false;
2011         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2012         int i;
2013
2014         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2015                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2016                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2017
2018                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2019                 if (!grp)
2020                         return;
2021
2022                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2023                 grp->active_nodes = 1;
2024                 grp->max_faults_cpu = 0;
2025                 spin_lock_init(&grp->lock);
2026                 grp->gid = p->pid;
2027                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2028                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2029                                                 nr_node_ids;
2030
2031                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2032                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2033
2034                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2035
2036                 grp->nr_tasks++;
2037                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2038         }
2039
2040         rcu_read_lock();
2041         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2042
2043         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2044                 goto no_join;
2045
2046         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2047         if (!grp)
2048                 goto no_join;
2049
2050         my_grp = p->numa_group;
2051         if (grp == my_grp)
2052                 goto no_join;
2053
2054         /*
2055          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2056          * the other task will join us.
2057          */
2058         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2059                 goto no_join;
2060
2061         /*
2062          * Tie-break on the grp address.
2063          */
2064         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2065                 goto no_join;
2066
2067         /* Always join threads in the same process. */
2068         if (tsk->mm == current->mm)
2069                 join = true;
2070
2071         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2072         if (flags & TNF_SHARED)
2073                 join = true;
2074
2075         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2076         *priv = !join;
2077
2078         if (join && !get_numa_group(grp))
2079                 goto no_join;
2080
2081         rcu_read_unlock();
2082
2083         if (!join)
2084                 return;
2085
2086         BUG_ON(irqs_disabled());
2087         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2088
2089         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2090                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2091                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2092         }
2093         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2094         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2095
2096         my_grp->nr_tasks--;
2097         grp->nr_tasks++;
2098
2099         spin_unlock(&my_grp->lock);
2100         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2101
2102         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2103
2104         put_numa_group(my_grp);
2105         return;
2106
2107 no_join:
2108         rcu_read_unlock();
2109         return;
2110 }
2111
2112 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2113 {
2114         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2115         void *numa_faults = p->numa_faults;
2116         unsigned long flags;
2117         int i;
2118
2119         if (grp) {
2120                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2121                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2122                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2123                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2124
2125                 grp->nr_tasks--;
2126                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2127                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2128                 put_numa_group(grp);
2129         }
2130
2131         p->numa_faults = NULL;
2132         kfree(numa_faults);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2137  */
2138 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2139 {
2140         struct task_struct *p = current;
2141         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2142         int cpu_node = task_node(current);
2143         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2144         struct numa_group *ng;
2145         int priv;
2146
2147         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2148                 return;
2149
2150         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2151         if (!p->mm)
2152                 return;
2153
2154         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2155         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2156                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2157                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2158
2159                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2160                 if (!p->numa_faults)
2161                         return;
2162
2163                 p->total_numa_faults = 0;
2164                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2165         }
2166
2167         /*
2168          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2169          * to be private if the accessing pid has not changed
2170          */
2171         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2172                 priv = 1;
2173         } else {
2174                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2175                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2176                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2177         }
2178
2179         /*
2180          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2181          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2182          * actively using should be counted as local. This allows the
2183          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2184          */
2185         ng = p->numa_group;
2186         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2187                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2188                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2189                 local = 1;
2190
2191         task_numa_placement(p);
2192
2193         /*
2194          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2195          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2196          */
2197         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2198                 numa_migrate_preferred(p);
2199
2200         if (migrated)
2201                 p->numa_pages_migrated += pages;
2202         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2203                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2204
2205         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2206         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2207         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2208 }
2209
2210 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2211 {
2212         /*
2213          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2214          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2215          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2216          * much of an issue though, since this is just used for
2217          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2218          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2219          */
2220         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2221         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2222 }
2223
2224 /*
2225  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2226  * Triggered from task_tick_numa().
2227  */
2228 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2229 {
2230         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2231         struct task_struct *p = current;
2232         struct mm_struct *mm = p->mm;
2233         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2234         struct vm_area_struct *vma;
2235         unsigned long start, end;
2236         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2237         long pages, virtpages;
2238
2239         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2240
2241         work->next = work; /* protect against double add */
2242         /*
2243          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2244          *
2245          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2246          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2247          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2248          * work.
2249          */
2250         if (p->flags & PF_EXITING)
2251                 return;
2252
2253         if (!mm->numa_next_scan) {
2254                 mm->numa_next_scan = now +
2255                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2256         }
2257
2258         /*
2259          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2260          */
2261         migrate = mm->numa_next_scan;
2262         if (time_before(now, migrate))
2263                 return;
2264
2265         if (p->numa_scan_period == 0) {
2266                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2267                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2268         }
2269
2270         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2271         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2272                 return;
2273
2274         /*
2275          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2276          * the next time around.
2277          */
2278         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2279
2280         start = mm->numa_scan_offset;
2281         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2282         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2283         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2284         if (!pages)
2285                 return;
2286
2287
2288         down_read(&mm->mmap_sem);
2289         vma = find_vma(mm, start);
2290         if (!vma) {
2291                 reset_ptenuma_scan(p);
2292                 start = 0;
2293                 vma = mm->mmap;
2294         }
2295         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2296                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2297                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2298                         continue;
2299                 }
2300
2301                 /*
2302                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2303                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2304                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2305                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2306                  */
2307                 if (!vma->vm_mm ||
2308                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2309                         continue;
2310
2311                 /*
2312                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2313                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2314                  */
2315                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2316                         continue;
2317
2318                 do {
2319                         start = max(start, vma->vm_start);
2320                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2321                         end = min(end, vma->vm_end);
2322                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2323
2324                         /*
2325                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2326                          * hpages that have at least one present PTE that
2327                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2328                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2329                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2330                          * areas faster.
2331                          */
2332                         if (nr_pte_updates)
2333                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2334                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2335
2336                         start = end;
2337                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2338                                 goto out;
2339
2340                         cond_resched();
2341                 } while (end != vma->vm_end);
2342         }
2343
2344 out:
2345         /*
2346          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2347          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2348          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2349          * scanner to the start so check it now.
2350          */
2351         if (vma)
2352                 mm->numa_scan_offset = start;
2353         else
2354                 reset_ptenuma_scan(p);
2355         up_read(&mm->mmap_sem);
2356
2357         /*
2358          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2359          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2360          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2361          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2362          */
2363         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2364                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2365                 p->node_stamp += 32 * diff;
2366         }
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Drive the periodic memory faults..
2371  */
2372 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2373 {
2374         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2375         u64 period, now;
2376
2377         /*
2378          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2379          */
2380         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2381                 return;
2382
2383         /*
2384          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2385          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2386          * task needs to have done some actual work before we bother with
2387          * NUMA placement.
2388          */
2389         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2390         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2391
2392         if (now > curr->node_stamp + period) {
2393                 if (!curr->node_stamp)
2394                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2395                 curr->node_stamp += period;
2396
2397                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2398                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2399                         task_work_add(curr, work, true);
2400                 }
2401         }
2402 }
2403 #else
2404 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2405 {
2406 }
2407
2408 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2409 {
2410 }
2411
2412 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2413 {
2414 }
2415 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2416
2417 static void
2418 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2419 {
2420         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2421         if (!parent_entity(se))
2422                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2423 #ifdef CONFIG_SMP
2424         if (entity_is_task(se)) {
2425                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2426
2427                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2428                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2429         }
2430 #endif
2431         cfs_rq->nr_running++;
2432 }
2433
2434 static void
2435 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2436 {
2437         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2438         if (!parent_entity(se))
2439                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2440         if (entity_is_task(se)) {
2441                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2442                 list_del_init(&se->group_node);
2443         }
2444         cfs_rq->nr_running--;
2445 }
2446
2447 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2448 # ifdef CONFIG_SMP
2449 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2450 {
2451         long tg_weight;
2452
2453         /*
2454          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2455          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2456          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2457          */
2458         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2459         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2460         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2461
2462         return tg_weight;
2463 }
2464
2465 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2466 {
2467         long tg_weight, load, shares;
2468
2469         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2470         load = cfs_rq->load.weight;
2471
2472         shares = (tg->shares * load);
2473         if (tg_weight)
2474                 shares /= tg_weight;
2475
2476         if (shares < MIN_SHARES)
2477                 shares = MIN_SHARES;
2478         if (shares > tg->shares)
2479                 shares = tg->shares;
2480
2481         return shares;
2482 }
2483 # else /* CONFIG_SMP */
2484 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2485 {
2486         return tg->shares;
2487 }
2488 # endif /* CONFIG_SMP */
2489 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2490                             unsigned long weight)
2491 {
2492         if (se->on_rq) {
2493                 /* commit outstanding execution time */
2494                 if (cfs_rq->curr == se)
2495                         update_curr(cfs_rq);
2496                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2497         }
2498
2499         update_load_set(&se->load, weight);
2500
2501         if (se->on_rq)
2502                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2503 }
2504
2505 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2506
2507 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2508 {
2509         struct task_group *tg;
2510         struct sched_entity *se;
2511         long shares;
2512
2513         tg = cfs_rq->tg;
2514         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2515         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2516                 return;
2517 #ifndef CONFIG_SMP
2518         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2519                 return;
2520 #endif
2521         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2522
2523         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2524 }
2525 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2526 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2527 {
2528 }
2529 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2530
2531 #ifdef CONFIG_SMP
2532 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2533 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2534         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2535         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2536         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2537         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2538         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2539         0x85aac367, 0x82cd8698,
2540 };
2541
2542 /*
2543  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2544  * over-estimates when re-combining.
2545  */
2546 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2547             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2548          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2549         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2550 };
2551
2552 /*
2553  * Approximate:
2554  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2555  */
2556 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2557 {
2558         unsigned int local_n;
2559
2560         if (!n)
2561                 return val;
2562         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2563                 return 0;
2564
2565         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2566         local_n = n;
2567
2568         /*
2569          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2570          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2571          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2572          *
2573          * To achieve constant time decay_load.
2574          */
2575         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2576                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2577                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2578         }
2579
2580         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2581         return val;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2586  * average will be: \Sum 1024*y^n
2587  *
2588  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2589  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2590  */
2591 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2592 {
2593         u32 contrib = 0;
2594
2595         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2596                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2597         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2598                 return LOAD_AVG_MAX;
2599
2600         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2601         do {
2602                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2603                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2604
2605                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2606         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2607
2608         contrib = decay_load(contrib, n);
2609         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2610 }
2611
2612 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2613 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2614 #endif
2615
2616 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2617
2618 /*
2619  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2620  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2621  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2622  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2623  *
2624  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2625  *      p0            p1           p2
2626  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2627  *
2628  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2629  *
2630  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2631  * following representation of historical load:
2632  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2633  *
2634  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2635  *   y^32 = 0.5
2636  *
2637  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2638  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2639  * (u_0).
2640  *
2641  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2642  * sum again by y is sufficient to update:
2643  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2644  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2645  */
2646 static __always_inline int
2647 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2648                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2649 {
2650         u64 delta, scaled_delta, periods;
2651         u32 contrib;
2652         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2653         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2654
2655         delta = now - sa->last_update_time;
2656         /*
2657          * This should only happen when time goes backwards, which it
2658          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2659          */
2660         if ((s64)delta < 0) {
2661                 sa->last_update_time = now;
2662                 return 0;
2663         }
2664
2665         /*
2666          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2667          * approximation of 1us and fast to compute.
2668          */
2669         delta >>= 10;
2670         if (!delta)
2671                 return 0;
2672         sa->last_update_time = now;
2673
2674         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2675         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2676
2677         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2678         delta_w = sa->period_contrib;
2679         if (delta + delta_w >= 1024) {
2680                 decayed = 1;
2681
2682                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2683                 sa->period_contrib = 0;
2684
2685                 /*
2686                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2687                  * out how much from delta we need to complete the current
2688                  * period and accrue it.
2689                  */
2690                 delta_w = 1024 - delta_w;
2691                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2692                 if (weight) {
2693                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2694                         if (cfs_rq) {
2695                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2696                                                 weight * scaled_delta_w;
2697                         }
2698                 }
2699                 if (running)
2700                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2701
2702                 delta -= delta_w;
2703
2704                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2705                 periods = delta / 1024;
2706                 delta %= 1024;
2707
2708                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2709                 if (cfs_rq) {
2710                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2711                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2712                 }
2713                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2714
2715                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2716                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2717                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2718                 if (weight) {
2719                         sa->load_sum += weight * contrib;
2720                         if (cfs_rq)
2721                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2722                 }
2723                 if (running)
2724                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2725         }
2726
2727         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2728         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2729         if (weight) {
2730                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2731                 if (cfs_rq)
2732                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2733         }
2734         if (running)
2735                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2736
2737         sa->period_contrib += delta;
2738
2739         if (decayed) {
2740                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2741                 if (cfs_rq) {
2742                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2743                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2744                 }
2745                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2746         }
2747
2748         return decayed;
2749 }
2750
2751 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2752 /*
2753  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2754  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2755  */
2756 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2757 {
2758         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2759
2760         /*
2761          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2762          */
2763         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2764                 return;
2765
2766         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2767                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2768                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2769         }
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2774  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2775  * including the state of rq->lock, should be made.
2776  */
2777 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2778                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2779 {
2780         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2781                 return;
2782
2783         /*
2784          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2785          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2786          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2787          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2788          * the wakee more load sounds not bad.
2789          */
2790         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2791                 u64 p_last_update_time;
2792                 u64 n_last_update_time;
2793
2794 #ifndef CONFIG_64BIT
2795                 u64 p_last_update_time_copy;
2796                 u64 n_last_update_time_copy;
2797
2798                 do {
2799                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2800                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2801
2802                         smp_rmb();
2803
2804                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2805                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2806
2807                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2808                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2809 #else
2810                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2811                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2812 #endif
2813                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2814                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2815                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2816         }
2817 }
2818 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2819 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2820 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2821
2822 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2823
2824 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2825 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2826 {
2827         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2828         int decayed, removed = 0;
2829
2830         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2831                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2832                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2833                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2834                 removed = 1;
2835         }
2836
2837         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2838                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2839                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2840                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2841         }
2842
2843         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2844                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2845
2846 #ifndef CONFIG_64BIT
2847         smp_wmb();
2848         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2849 #endif
2850
2851         return decayed || removed;
2852 }
2853
2854 /* Update task and its cfs_rq load average */
2855 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2856 {
2857         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2858         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2859         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2860
2861         /*
2862          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2863          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2864          */
2865         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2866                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2867                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2868
2869         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2870                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2871 }
2872
2873 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2874 {
2875         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2876                 goto skip_aging;
2877
2878         /*
2879          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2880          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2881          */
2882         if (se->avg.last_update_time) {
2883                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2884                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2885
2886                 /*
2887                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2888                  * absent from the fair class for too long.
2889                  */
2890         }
2891
2892 skip_aging:
2893         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2894         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2895         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2896         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2897         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2898 }
2899
2900 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2901 {
2902         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2903                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2904                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2905
2906         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2907         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2908         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2909         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2910 }
2911
2912 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2913 static inline void
2914 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2915 {
2916         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2917         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2918         int migrated, decayed;
2919
2920         migrated = !sa->last_update_time;
2921         if (!migrated) {
2922                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2923                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2924                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2925         }
2926
2927         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2928
2929         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2930         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2931
2932         if (migrated)
2933                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2934
2935         if (decayed || migrated)
2936                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2937 }
2938
2939 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2940 static inline void
2941 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2942 {
2943         update_load_avg(se, 1);
2944
2945         cfs_rq->runnable_load_avg =
2946                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2947         cfs_rq->runnable_load_sum =
2948                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2949 }
2950
2951 #ifndef CONFIG_64BIT
2952 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2953 {
2954         u64 last_update_time_copy;
2955         u64 last_update_time;
2956
2957         do {
2958                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2959                 smp_rmb();
2960                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2961         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2962
2963         return last_update_time;
2964 }
2965 #else
2966 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2967 {
2968         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2969 }
2970 #endif
2971
2972 /*
2973  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2974  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2975  */
2976 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2977 {
2978         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2979         u64 last_update_time;
2980
2981         /*
2982          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2983          * from its (source) cfs_rq
2984          */
2985         if (se->avg.last_update_time == 0)
2986                 return;
2987
2988         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2989
2990         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2991         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2992         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2993 }
2994
2995 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2996 {
2997         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2998 }
2999
3000 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3001 {
3002         return cfs_rq->avg.load_avg;
3003 }
3004
3005 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3006
3007 #else /* CONFIG_SMP */
3008
3009 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
3010 static inline void
3011 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3012 static inline void
3013 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3014 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3015
3016 static inline void
3017 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3018 static inline void
3019 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3020
3021 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3022 {
3023         return 0;
3024 }
3025
3026 #endif /* CONFIG_SMP */
3027
3028 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3029 {
3030 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3031         struct task_struct *tsk = NULL;
3032
3033         if (entity_is_task(se))
3034                 tsk = task_of(se);
3035
3036         if (se->statistics.sleep_start) {
3037                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3038
3039                 if ((s64)delta < 0)
3040                         delta = 0;
3041
3042                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3043                         se->statistics.sleep_max = delta;
3044
3045                 se->statistics.sleep_start = 0;
3046                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3047
3048                 if (tsk) {
3049                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3050                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3051                 }
3052         }
3053         if (se->statistics.block_start) {
3054                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3055
3056                 if ((s64)delta < 0)
3057                         delta = 0;
3058
3059                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3060                         se->statistics.block_max = delta;
3061
3062                 se->statistics.block_start = 0;
3063                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3064
3065                 if (tsk) {
3066                         if (tsk->in_iowait) {
3067                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3068                                 se->statistics.iowait_count++;
3069                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3070                         }
3071
3072                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3073
3074                         /*
3075                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3076                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3077                          * amount of time that the task spent sleeping:
3078                          */
3079                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3080                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3081                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3082                                                 delta >> 20);
3083                         }
3084                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3085                 }
3086         }
3087 #endif
3088 }
3089
3090 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3091 {
3092 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3093         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3094
3095         if (d < 0)
3096                 d = -d;
3097
3098         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3099                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3100 #endif
3101 }
3102
3103 static void
3104 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3105 {
3106         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3107
3108         /*
3109          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3110          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3111          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3112          * stays open at the end.
3113          */
3114         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3115                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3116
3117         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3118         if (!initial) {
3119                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3120
3121                 /*
3122                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3123                  * for a gentler effect of sleepers:
3124                  */
3125                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3126                         thresh >>= 1;
3127
3128                 vruntime -= thresh;
3129         }
3130
3131         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3132         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3133 }
3134
3135 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3136
3137 static inline void check_schedstat_required(void)
3138 {
3139 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3140         if (schedstat_enabled())
3141                 return;
3142
3143         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3144         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3145                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3146                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3147                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3148                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3149                 pr_warn_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3150                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3151                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3152                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3153         }
3154 #endif
3155 }
3156
3157 static void
3158 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3159 {
3160         /*
3161          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3162          * through calling update_curr().
3163          */
3164         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3165                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3166
3167         /*
3168          * Update run-time statistics of the 'current'.
3169          */
3170         update_curr(cfs_rq);
3171         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3172         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3173         update_cfs_shares(cfs_rq);
3174
3175         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3176                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3177                 if (schedstat_enabled())
3178                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3179         }
3180
3181         check_schedstat_required();
3182         if (schedstat_enabled()) {
3183                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3184                 check_spread(cfs_rq, se);
3185         }
3186         if (se != cfs_rq->curr)
3187                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3188         se->on_rq = 1;
3189
3190         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3191                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3192                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3193         }
3194 }
3195
3196 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3197 {
3198         for_each_sched_entity(se) {
3199                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3200                 if (cfs_rq->last != se)
3201                         break;
3202
3203                 cfs_rq->last = NULL;
3204         }
3205 }
3206
3207 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3208 {
3209         for_each_sched_entity(se) {
3210                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3211                 if (cfs_rq->next != se)
3212                         break;
3213
3214                 cfs_rq->next = NULL;
3215         }
3216 }
3217
3218 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3219 {
3220         for_each_sched_entity(se) {
3221                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3222                 if (cfs_rq->skip != se)
3223                         break;
3224
3225                 cfs_rq->skip = NULL;
3226         }
3227 }
3228
3229 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3230 {
3231         if (cfs_rq->last == se)
3232                 __clear_buddies_last(se);
3233
3234         if (cfs_rq->next == se)
3235                 __clear_buddies_next(se);
3236
3237         if (cfs_rq->skip == se)
3238                 __clear_buddies_skip(se);
3239 }
3240
3241 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3242
3243 static void
3244 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3245 {
3246         /*
3247          * Update run-time statistics of the 'current'.
3248          */
3249         update_curr(cfs_rq);
3250         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3251
3252         if (schedstat_enabled())
3253                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3254
3255         clear_buddies(cfs_rq, se);
3256
3257         if (se != cfs_rq->curr)
3258                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3259         se->on_rq = 0;
3260         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3261
3262         /*
3263          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3264          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3265          * movement in our normalized position.
3266          */
3267         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3268                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3269
3270         /* return excess runtime on last dequeue */
3271         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3272
3273         update_min_vruntime(cfs_rq);
3274         update_cfs_shares(cfs_rq);
3275 }
3276
3277 /*
3278  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3279  */
3280 static void
3281 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3282 {
3283         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3284         struct sched_entity *se;
3285         s64 delta;
3286
3287         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3288         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3289         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3290                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3291                 /*
3292                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3293                  * re-elected due to buddy favours.
3294                  */
3295                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3296                 return;
3297         }
3298
3299         /*
3300          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3301          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3302          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3303          */
3304         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3305                 return;
3306
3307         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3308         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3309
3310         if (delta < 0)
3311                 return;
3312
3313         if (delta > ideal_runtime)
3314                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3315 }
3316
3317 static void
3318 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3319 {
3320         /* 'current' is not kept within the tree. */
3321         if (se->on_rq) {
3322                 /*
3323                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3324                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3325                  * runqueue.
3326                  */
3327                 if (schedstat_enabled())
3328                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3329                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3330                 update_load_avg(se, 1);
3331         }
3332
3333         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3334         cfs_rq->curr = se;
3335 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3336         /*
3337          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3338          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3339          * when there are only lesser-weight tasks around):
3340          */
3341         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3342                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3343                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3344         }
3345 #endif
3346         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3347 }
3348
3349 static int
3350 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3351
3352 /*
3353  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3354  * 1) keep things fair between processes/task groups
3355  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3356  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3357  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3358  */
3359 static struct sched_entity *
3360 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3361 {
3362         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3363         struct sched_entity *se;
3364
3365         /*
3366          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3367          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3368          */
3369         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3370                 left = curr;
3371
3372         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3373
3374         /*
3375          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3376          * be done without getting too unfair.
3377          */
3378         if (cfs_rq->skip == se) {
3379                 struct sched_entity *second;
3380
3381                 if (se == curr) {
3382                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3383                 } else {
3384                         second = __pick_next_entity(se);
3385                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3386                                 second = curr;
3387                 }
3388
3389                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3390                         se = second;
3391         }
3392
3393         /*
3394          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3395          */
3396         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3397                 se = cfs_rq->last;
3398
3399         /*
3400          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3401          */
3402         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3403                 se = cfs_rq->next;
3404
3405         clear_buddies(cfs_rq, se);
3406
3407         return se;
3408 }
3409
3410 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3411
3412 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3413 {
3414         /*
3415          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3416          * was not called and update_curr() has to be done:
3417          */
3418         if (prev->on_rq)
3419                 update_curr(cfs_rq);
3420
3421         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3422         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3423
3424         if (schedstat_enabled()) {
3425                 check_spread(cfs_rq, prev);
3426                 if (prev->on_rq)
3427                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3428         }
3429
3430         if (prev->on_rq) {
3431                 /* Put 'current' back into the tree. */
3432                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3433                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3434                 update_load_avg(prev, 0);
3435         }
3436         cfs_rq->curr = NULL;
3437 }
3438
3439 static void
3440 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3441 {
3442         /*
3443          * Update run-time statistics of the 'current'.
3444          */
3445         update_curr(cfs_rq);
3446
3447         /*
3448          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3449          */
3450         update_load_avg(curr, 1);
3451         update_cfs_shares(cfs_rq);
3452
3453 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3454         /*
3455          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3456          * validating it and just reschedule.
3457          */
3458         if (queued) {
3459                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3460                 return;
3461         }
3462         /*
3463          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3464          */
3465         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3466                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3467                 return;
3468 #endif
3469
3470         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3471                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3472 }
3473
3474
3475 /**************************************************
3476  * CFS bandwidth control machinery
3477  */
3478
3479 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3480
3481 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3482 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3483
3484 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3485 {
3486         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3487 }
3488
3489 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3490 {
3491         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3492 }
3493
3494 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3495 {
3496         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3497 }
3498 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3499 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3500 {
3501         return true;
3502 }
3503
3504 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3505 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3506 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3507
3508 /*
3509  * default period for cfs group bandwidth.
3510  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3511  */
3512 static inline u64 default_cfs_period(void)
3513 {
3514         return 100000000ULL;
3515 }
3516
3517 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3518 {
3519         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3520 }
3521
3522 /*
3523  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3524  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3525  * additional synchronization around rq->lock.
3526  *
3527  * requires cfs_b->lock
3528  */
3529 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3530 {
3531         u64 now;
3532
3533         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3534                 return;
3535
3536         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3537         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3538         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3539 }
3540
3541 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3542 {
3543         return &tg->cfs_bandwidth;
3544 }
3545
3546 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3547 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3548 {
3549         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3550                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3551
3552         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3553 }
3554
3555 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3556 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3557 {
3558         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3559         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3560         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3561
3562         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3563         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3564
3565         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3566         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3567                 amount = min_amount;
3568         else {
3569                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3570
3571                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3572                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3573                         cfs_b->runtime -= amount;
3574                         cfs_b->idle = 0;
3575                 }
3576         }
3577         expires = cfs_b->runtime_expires;
3578         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3579
3580         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3581         /*
3582          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3583          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3584          * issued.
3585          */
3586         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3587                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3588
3589         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3590 }
3591
3592 /*
3593  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3594  * fact that rq->clock snapshots this value.
3595  */
3596 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3597 {
3598         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3599
3600         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3601         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3602                 return;
3603
3604         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3605                 return;
3606
3607         /*
3608          * If the local deadline has passed we have to consider the
3609          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3610          * has not truly expired.
3611          *
3612          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3613          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3614          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3615          * exact equality, so a partial write will still work.
3616          */
3617
3618         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3619                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3620                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3621         } else {
3622                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3623                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3624         }
3625 }
3626
3627 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3628 {
3629         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3630         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3631         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3632
3633         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3634                 return;
3635
3636         /*
3637          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3638          * hierarchy can be throttled
3639          */
3640         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3641                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3642 }
3643
3644 static __always_inline
3645 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3646 {
3647         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3648                 return;
3649
3650         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3651 }
3652
3653 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3654 {
3655         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3656 }
3657
3658 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3659 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3660 {
3661         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3662 }
3663
3664 /*
3665  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3666  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3667  * load-balance operations.
3668  */
3669 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3670                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3671 {
3672         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3673
3674         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3675         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3676
3677         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3678                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3679 }
3680
3681 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3682 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3683 {
3684         struct rq *rq = data;
3685         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3686
3687         cfs_rq->throttle_count--;
3688 #ifdef CONFIG_SMP
3689         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3690                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3691                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3692                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3693         }
3694 #endif
3695
3696         return 0;
3697 }
3698
3699 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3700 {
3701         struct rq *rq = data;
3702         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3703
3704         /* group is entering throttled state, stop time */
3705         if (!cfs_rq->throttle_count)
3706                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3707         cfs_rq->throttle_count++;
3708
3709         return 0;
3710 }
3711
3712 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3713 {
3714         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3715         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3716         struct sched_entity *se;
3717         long task_delta, dequeue = 1;
3718         bool empty;
3719
3720         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3721
3722         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3723         rcu_read_lock();
3724         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3725         rcu_read_unlock();
3726
3727         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3728         for_each_sched_entity(se) {
3729                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3730                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3731                 if (!se->on_rq)
3732                         break;
3733
3734                 if (dequeue)
3735                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3736                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3737
3738                 if (qcfs_rq->load.weight)
3739                         dequeue = 0;
3740         }
3741
3742         if (!se)
3743                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3744
3745         cfs_rq->throttled = 1;
3746         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3747         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3748         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3749
3750         /*
3751          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3752          * distribute_cfs_runtime will not see us
3753          */
3754         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3755
3756         /*
3757          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3758          * timer is running.
3759          */
3760         if (empty)
3761                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3762
3763         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3764 }
3765
3766 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3767 {
3768         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3769         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3770         struct sched_entity *se;
3771         int enqueue = 1;
3772         long task_delta;
3773
3774         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3775
3776         cfs_rq->throttled = 0;
3777
3778         update_rq_clock(rq);
3779
3780         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3781         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3782         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3783         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3784
3785         /* update hierarchical throttle state */
3786         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3787
3788         if (!cfs_rq->load.weight)
3789                 return;
3790
3791         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3792         for_each_sched_entity(se) {
3793                 if (se->on_rq)
3794                         enqueue = 0;
3795
3796                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3797                 if (enqueue)
3798                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3799                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3800
3801                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3802                         break;
3803         }
3804
3805         if (!se)
3806                 add_nr_running(rq, task_delta);
3807
3808         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3809         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3810                 resched_curr(rq);
3811 }
3812
3813 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3814                 u64 remaining, u64 expires)
3815 {
3816         struct cfs_rq *cfs_rq;
3817         u64 runtime;
3818         u64 starting_runtime = remaining;
3819
3820         rcu_read_lock();
3821         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3822                                 throttled_list) {
3823                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3824
3825                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3826                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3827                         goto next;
3828
3829                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3830                 if (runtime > remaining)
3831                         runtime = remaining;
3832                 remaining -= runtime;
3833
3834                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3835                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3836
3837                 /* we check whether we're throttled above */
3838                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3839                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3840
3841 next:
3842                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3843
3844                 if (!remaining)
3845                         break;
3846         }
3847         rcu_read_unlock();
3848
3849         return starting_runtime - remaining;
3850 }
3851
3852 /*
3853  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3854  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3855  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3856  * used to track this state.
3857  */
3858 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3859 {
3860         u64 runtime, runtime_expires;
3861         int throttled;
3862
3863         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3864         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3865                 goto out_deactivate;
3866
3867         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3868         cfs_b->nr_periods += overrun;
3869
3870         /*
3871          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3872          * we're going inactive then everything else can be deferred
3873          */
3874         if (cfs_b->idle && !throttled)
3875                 goto out_deactivate;
3876
3877         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3878
3879         if (!throttled) {
3880                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3881                 cfs_b->idle = 1;
3882                 return 0;
3883         }
3884
3885         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3886         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3887
3888         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3889
3890         /*
3891          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3892          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3893          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3894          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3895          * only by limited amounts in that extreme case.
3896          */
3897         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3898                 runtime = cfs_b->runtime;
3899                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3900                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3901                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3902                                                  runtime_expires);
3903                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3904
3905                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3906
3907                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3908         }
3909
3910         /*
3911          * While we are ensured activity in the period following an
3912          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3913          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3914          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3915          */
3916         cfs_b->idle = 0;
3917
3918         return 0;
3919
3920 out_deactivate:
3921         return 1;
3922 }
3923
3924 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3925 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3926 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3927 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3928 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3929 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3930
3931 /*
3932  * Are we near the end of the current quota period?
3933  *
3934  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3935  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3936  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3937  */
3938 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3939 {
3940         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3941         u64 remaining;
3942
3943         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3944         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3945                 return 1;
3946
3947         /* is a quota refresh about to occur? */
3948         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3949         if (remaining < min_expire)
3950                 return 1;
3951
3952         return 0;
3953 }
3954
3955 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3956 {
3957         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3958
3959         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3960         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3961                 return;
3962
3963         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3964                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3965                         HRTIMER_MODE_REL);
3966 }
3967
3968 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3969 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3970 {
3971         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3972         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3973
3974         if (slack_runtime <= 0)
3975                 return;
3976
3977         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3978         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3979             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3980                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3981
3982                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3983                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3984                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3985                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3986         }
3987         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3988
3989         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3990         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3991 }
3992
3993 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3994 {
3995         if (!cfs_bandwidth_used())
3996                 return;
3997
3998         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3999                 return;
4000
4001         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4002 }
4003
4004 /*
4005  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4006  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4007  */
4008 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4009 {
4010         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4011         u64 expires;
4012
4013         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4014         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4015         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4016                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4017                 return;
4018         }
4019
4020         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4021                 runtime = cfs_b->runtime;
4022
4023         expires = cfs_b->runtime_expires;
4024         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4025
4026         if (!runtime)
4027                 return;
4028
4029         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4030
4031         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4032         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4033                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4034         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4035 }
4036
4037 /*
4038  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4039  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4040  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4041  */
4042 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4043 {
4044         if (!cfs_bandwidth_used())
4045                 return;
4046
4047         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4048         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4049                 return;
4050
4051         /* ensure the group is not already throttled */
4052         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4053                 return;
4054
4055         /* update runtime allocation */
4056         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4057         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4058                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4059 }
4060
4061 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4062 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4063 {
4064         if (!cfs_bandwidth_used())
4065                 return false;
4066
4067         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4068                 return false;
4069
4070         /*
4071          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4072          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4073          */
4074         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4075                 return true;
4076
4077         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4078         return true;
4079 }
4080
4081 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4082 {
4083         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4084                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4085
4086         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4087
4088         return HRTIMER_NORESTART;
4089 }
4090
4091 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4092 {
4093         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4094                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4095         int overrun;
4096         int idle = 0;
4097
4098         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4099         for (;;) {
4100                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4101                 if (!overrun)
4102                         break;
4103
4104                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4105         }
4106         if (idle)
4107                 cfs_b->period_active = 0;
4108         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4109
4110         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4111 }
4112
4113 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4114 {
4115         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4116         cfs_b->runtime = 0;
4117         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4118         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4119
4120         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4121         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4122         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4123         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4124         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4125 }
4126
4127 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4128 {
4129         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4130         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4131 }
4132
4133 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4134 {
4135         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4136
4137         if (!cfs_b->period_active) {
4138                 cfs_b->period_active = 1;
4139                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4140                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4141         }
4142 }
4143
4144 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4145 {
4146         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4147         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4148                 return;
4149
4150         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4151         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4152 }
4153
4154 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4155 {
4156         struct cfs_rq *cfs_rq;
4157
4158         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4159                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4160
4161                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4162                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4163                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4164         }
4165 }
4166
4167 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4168 {
4169         struct cfs_rq *cfs_rq;
4170
4171         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4172                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4173                         continue;
4174
4175                 /*
4176                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4177                  * there's some valid quota amount
4178                  */
4179                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4180                 /*
4181                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4182                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4183                  */
4184                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4185
4186                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4187                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4188         }
4189 }
4190
4191 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4192 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4193 {
4194         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4195 }
4196
4197 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4198 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4199 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4200 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4201
4202 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4203 {
4204         return 0;
4205 }
4206
4207 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4208 {
4209         return 0;
4210 }
4211
4212 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4213                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4214 {
4215         return 0;
4216 }
4217
4218 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4219
4220 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4221 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4222 #endif
4223
4224 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4225 {
4226         return NULL;
4227 }
4228 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4229 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4230 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4231
4232 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4233
4234 /**************************************************
4235  * CFS operations on tasks:
4236  */
4237
4238 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4239 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4240 {
4241         struct sched_entity *se = &p->se;
4242         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4243
4244         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4245
4246         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4247                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4248                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4249                 s64 delta = slice - ran;
4250
4251                 if (delta < 0) {
4252                         if (rq->curr == p)
4253                                 resched_curr(rq);
4254                         return;
4255                 }
4256                 hrtick_start(rq, delta);
4257         }
4258 }
4259
4260 /*
4261  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4262  * current task is from our class and nr_running is low enough
4263  * to matter.
4264  */
4265 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4266 {
4267         struct task_struct *curr = rq->curr;
4268
4269         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4270                 return;
4271
4272         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4273                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4274 }
4275 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4276 static inline void
4277 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4278 {
4279 }
4280
4281 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4282 {
4283 }
4284 #endif
4285
4286 /*
4287  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4288  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4289  * then put the task into the rbtree:
4290  */
4291 static void
4292 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4293 {
4294         struct cfs_rq *cfs_rq;
4295         struct sched_entity *se = &p->se;
4296
4297         for_each_sched_entity(se) {
4298                 if (se->on_rq)
4299                         break;
4300                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4301                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4302
4303                 /*
4304                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4305                  *
4306                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4307                  * post the final h_nr_running increment below.
4308                 */
4309                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4310                         break;
4311                 cfs_rq->h_nr_running++;
4312
4313                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4314         }
4315
4316         for_each_sched_entity(se) {
4317                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4318                 cfs_rq->h_nr_running++;
4319
4320                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4321                         break;
4322
4323                 update_load_avg(se, 1);
4324                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4325         }
4326
4327         if (!se)
4328                 add_nr_running(rq, 1);
4329
4330         hrtick_update(rq);
4331 }
4332
4333 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4334
4335 /*
4336  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4337  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4338  * update the fair scheduling stats:
4339  */
4340 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4341 {
4342         struct cfs_rq *cfs_rq;
4343         struct sched_entity *se = &p->se;
4344         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4345
4346         for_each_sched_entity(se) {
4347                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4348                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4349
4350                 /*
4351                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4352                  *
4353                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4354                  * post the final h_nr_running decrement below.
4355                 */
4356                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4357                         break;
4358                 cfs_rq->h_nr_running--;
4359
4360                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4361                 if (cfs_rq->load.weight) {
4362                         /*
4363                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4364                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4365                          */
4366                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4367                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4368
4369                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4370                         se = parent_entity(se);
4371                         break;
4372                 }
4373                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4374         }
4375
4376         for_each_sched_entity(se) {
4377                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4378                 cfs_rq->h_nr_running--;
4379
4380                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4381                         break;
4382
4383                 update_load_avg(se, 1);
4384                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4385         }
4386
4387         if (!se)
4388                 sub_nr_running(rq, 1);
4389
4390         hrtick_update(rq);
4391 }
4392
4393 #ifdef CONFIG_SMP
4394
4395 /*
4396  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4397  */
4398
4399 /*
4400  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4401  *
4402  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4403  *
4404  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4405  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4406  *
4407  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4408  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4409  *
4410  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4411  *
4412  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4413  *
4414  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4415  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4416  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4417  * fixed_power_int())
4418  *
4419  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4420  */
4421 #define DEGRADE_SHIFT           7
4422
4423 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4424 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4425         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4426         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4427         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4428         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4429         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4430 };
4431
4432 /*
4433  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4434  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4435  * adding any new load.
4436  */
4437 static unsigned long
4438 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4439 {
4440         int j = 0;
4441
4442         if (!missed_updates)
4443                 return load;
4444
4445         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4446                 return 0;
4447
4448         if (idx == 1)
4449                 return load >> missed_updates;
4450
4451         while (missed_updates) {
4452                 if (missed_updates % 2)
4453                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4454
4455                 missed_updates >>= 1;
4456                 j++;
4457         }
4458         return load;
4459 }
4460
4461 /**
4462  * __update_cpu_load - update the rq->cpu_load[] statistics
4463  * @this_rq: The rq to update statistics for
4464  * @this_load: The current load
4465  * @pending_updates: The number of missed updates
4466  * @active: !0 for NOHZ_FULL
4467  *
4468  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4469  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4470  *
4471  * This function computes a decaying average:
4472  *
4473  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4474  *
4475  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4476  * the @pending_updates argument.
4477  *
4478  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4479  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4480  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4481  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4482  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4483  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4484  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4485  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4486  *
4487  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4488  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4489  *
4490  * For regular NOHZ, this reduces to:
4491  *
4492  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4493  *
4494  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4495  * term. See the @active paramter.
4496  */
4497 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4498                               unsigned long pending_updates, int active)
4499 {
4500         unsigned long tickless_load = active ? this_rq->cpu_load[0] : 0;
4501         int i, scale;
4502
4503         this_rq->nr_load_updates++;
4504
4505         /* Update our load: */
4506         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4507         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4508                 unsigned long old_load, new_load;
4509
4510                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4511
4512                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4513                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4514                 if (tickless_load) {
4515                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4516                         /*
4517                          * old_load can never be a negative value because a
4518                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4519                          * original tickless_load.
4520                          */
4521                         old_load += tickless_load;
4522                 }
4523                 new_load = this_load;
4524                 /*
4525                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4526                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4527                  * example.
4528                  */
4529                 if (new_load > old_load)
4530                         new_load += scale - 1;
4531
4532                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4533         }
4534
4535         sched_avg_update(this_rq);
4536 }
4537
4538 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4539 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4540 {
4541         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4542 }
4543
4544 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4545 static void __update_cpu_load_nohz(struct rq *this_rq,
4546                                    unsigned long curr_jiffies,
4547                                    unsigned long load,
4548                                    int active)
4549 {
4550         unsigned long pending_updates;
4551
4552         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4553         if (pending_updates) {
4554                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4555                 /*
4556                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4557                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4558                  * its weighted load.
4559                  */
4560                 __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates, active);
4561         }
4562 }
4563
4564 /*
4565  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4566  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4567  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4568  *
4569  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4570  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4571  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4572  * (tick_nohz_idle_exit).
4573  *
4574  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4575  */
4576
4577 /*
4578  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4579  * idle balance.
4580  */
4581 static void update_cpu_load_idle(struct rq *this_rq)
4582 {
4583         /*
4584          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4585          */
4586         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4587                 return;
4588
4589         __update_cpu_load_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0, 0);
4590 }
4591
4592 /*
4593  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4594  */
4595 void update_cpu_load_nohz(int active)
4596 {
4597         struct rq *this_rq = this_rq();
4598         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4599         unsigned long load = active ? weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)) : 0;
4600
4601         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4602                 return;
4603
4604         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4605         __update_cpu_load_nohz(this_rq, curr_jiffies, load, active);
4606         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4607 }
4608 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4609
4610 /*
4611  * Called from scheduler_tick()
4612  */
4613 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4614 {
4615         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4616         /*
4617          * See the mess around update_cpu_load_idle() / update_cpu_load_nohz().
4618          */
4619         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4620         __update_cpu_load(this_rq, load, 1, 1);
4621 }
4622
4623 /*
4624  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4625  * according to the scheduling class and "nice" value.
4626  *
4627  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4628  * balance conservatively.
4629  */
4630 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4631 {
4632         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4633         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4634
4635         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4636                 return total;
4637
4638         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4639 }
4640
4641 /*
4642  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4643  * according to the scheduling class and "nice" value.
4644  */
4645 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4646 {
4647         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4648         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4649
4650         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4651                 return total;
4652
4653         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4654 }
4655
4656 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4657 {
4658         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4659 }
4660
4661 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4662 {
4663         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4664 }
4665
4666 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4667 {
4668         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4669         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4670         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4671
4672         if (nr_running)
4673                 return load_avg / nr_running;
4674
4675         return 0;
4676 }
4677
4678 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4679 {
4680         /*
4681          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4682          * about the boundary, really active task won't care
4683          * about the loss.
4684          */
4685         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4686                 current->wakee_flips >>= 1;
4687                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4688         }
4689
4690         if (current->last_wakee != p) {
4691                 current->last_wakee = p;
4692                 current->wakee_flips++;
4693         }
4694 }
4695
4696 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4697 {
4698         struct sched_entity *se = &p->se;
4699         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4700         u64 min_vruntime;
4701
4702 #ifndef CONFIG_64BIT
4703         u64 min_vruntime_copy;
4704
4705         do {
4706                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4707                 smp_rmb();
4708                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4709         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4710 #else
4711         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4712 #endif
4713
4714         se->vruntime -= min_vruntime;
4715         record_wakee(p);
4716 }
4717
4718 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4719 /*
4720  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4721  *
4722  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4723  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4724  * can calculate the shift in shares.
4725  *
4726  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4727  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4728  * total group weight.
4729  *
4730  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4731  * distribution (s_i) using:
4732  *
4733  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4734  *
4735  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4736  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4737  * shares distribution (s_i):
4738  *
4739  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4740  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4741  *
4742  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4743  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4744  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4745  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4746  *
4747  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4748  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4749  *
4750  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4751  *
4752  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4753  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4754  * weight and shares distributions like:
4755  *
4756  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4757  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4758  *
4759  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4760  *
4761  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4762  *
4763  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4764  *
4765  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4766  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4767  * 4/7) times the weight of the group.
4768  */
4769 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4770 {
4771         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4772
4773         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4774                 return wl;
4775
4776         for_each_sched_entity(se) {
4777                 long w, W;
4778
4779                 tg = se->my_q->tg;
4780
4781                 /*
4782                  * W = @wg + \Sum rw_j
4783                  */
4784                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4785
4786                 /*
4787                  * w = rw_i + @wl
4788                  */
4789                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4790
4791                 /*
4792                  * wl = S * s'_i; see (2)
4793                  */
4794                 if (W > 0 && w < W)
4795                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4796                 else
4797                         wl = tg->shares;
4798
4799                 /*
4800                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4801                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4802                  * calc_cfs_shares().
4803                  */
4804                 if (wl < MIN_SHARES)
4805                         wl = MIN_SHARES;
4806
4807                 /*
4808                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4809                  */
4810                 wl -= se->avg.load_avg;
4811
4812                 /*
4813                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4814                  * the final effective load change on the root group. Since
4815                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4816                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4817                  * resulting from this level per the above.
4818                  */
4819                 wg = 0;
4820         }
4821
4822         return wl;
4823 }
4824 #else
4825
4826 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4827 {
4828         return wl;
4829 }
4830
4831 #endif
4832
4833 /*
4834  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4835  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4836  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4837  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4838  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4839  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4840  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4841  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4842  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4843  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4844  */
4845 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4846 {
4847         unsigned int master = current->wakee_flips;
4848         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4849         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4850
4851         if (master < slave)
4852                 swap(master, slave);
4853         if (slave < factor || master < slave * factor)
4854                 return 0;
4855         return 1;
4856 }
4857
4858 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4859 {
4860         s64 this_load, load;
4861         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4862         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4863         struct task_group *tg;
4864         unsigned long weight;
4865         int balanced;
4866
4867         idx       = sd->wake_idx;
4868         this_cpu  = smp_processor_id();
4869         prev_cpu  = task_cpu(p);
4870         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4871         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4872
4873         /*
4874          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4875          * effect of the currently running task from the load
4876          * of the current CPU:
4877          */
4878         if (sync) {
4879                 tg = task_group(current);
4880                 weight = current->se.avg.load_avg;
4881
4882                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4883                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4884         }
4885
4886         tg = task_group(p);
4887         weight = p->se.avg.load_avg;
4888
4889         /*
4890          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4891          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4892          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4893          * about that, so that's good too.
4894          *
4895          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4896          * task to be woken on this_cpu.
4897          */
4898         this_eff_load = 100;
4899         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4900
4901         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4902         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4903
4904         if (this_load > 0) {
4905                 this_eff_load *= this_load +
4906                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4907
4908                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4909         }
4910
4911         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4912
4913         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4914
4915         if (!balanced)
4916                 return 0;
4917
4918         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4919         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4920
4921         return 1;
4922 }
4923
4924 /*
4925  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4926  * domain.
4927  */
4928 static struct sched_group *
4929 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4930                   int this_cpu, int sd_flag)
4931 {
4932         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4933         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4934         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4935         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4936
4937         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4938                 load_idx = sd->wake_idx;
4939
4940         do {
4941                 unsigned long load, avg_load;
4942                 int local_group;
4943                 int i;
4944
4945                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4946                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4947                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4948                         continue;
4949
4950                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4951                                                sched_group_cpus(group));
4952
4953                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4954                 avg_load = 0;
4955
4956                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4957                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4958                         if (local_group)
4959                                 load = source_load(i, load_idx);
4960                         else
4961                                 load = target_load(i, load_idx);
4962
4963                         avg_load += load;
4964                 }
4965
4966                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4967                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4968
4969                 if (local_group) {
4970                         this_load = avg_load;
4971                 } else if (avg_load < min_load) {
4972                         min_load = avg_load;
4973                         idlest = group;
4974                 }
4975         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4976
4977         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4978                 return NULL;
4979         return idlest;
4980 }
4981
4982 /*
4983  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4984  */
4985 static int
4986 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4987 {
4988         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4989         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4990         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4991         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4992         int shallowest_idle_cpu = -1;
4993         int i;
4994
4995         /* Traverse only the allowed CPUs */
4996         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4997                 if (idle_cpu(i)) {
4998                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4999                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5000                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5001                                 /*
5002                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5003                                  * has the smallest exit latency irrespective
5004                                  * of any idle timestamp.
5005                                  */
5006                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5007                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5008                                 shallowest_idle_cpu = i;
5009                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5010                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5011                                 /*
5012                                  * If equal or no active idle state, then
5013                                  * the most recently idled CPU might have
5014                                  * a warmer cache.
5015                                  */
5016                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5017                                 shallowest_idle_cpu = i;
5018                         }
5019                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5020                         load = weighted_cpuload(i);
5021                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5022                                 min_load = load;
5023                                 least_loaded_cpu = i;
5024                         }
5025                 }
5026         }
5027
5028         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5029 }
5030
5031 /*
5032  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5033  */
5034 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5035 {
5036         struct sched_domain *sd;
5037         struct sched_group *sg;
5038         int i = task_cpu(p);
5039
5040         if (idle_cpu(target))
5041                 return target;
5042
5043         /*
5044          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5045          */
5046         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5047                 return i;
5048
5049         /*
5050          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5051          */
5052         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5053         for_each_lower_domain(sd) {
5054                 sg = sd->groups;
5055                 do {
5056                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5057                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5058                                 goto next;
5059
5060                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5061                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5062                                         goto next;
5063                         }
5064
5065                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5066                                         tsk_cpus_allowed(p));
5067                         goto done;
5068 next:
5069                         sg = sg->next;
5070                 } while (sg != sd->groups);
5071         }
5072 done:
5073         return target;
5074 }
5075
5076 /*
5077  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5078  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5079  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5080  * CFS task (ie cpu_capacity).
5081  *
5082  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5083  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5084  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5085  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5086  * (arch_scale_freq_capacity()).
5087  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5088  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5089  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5090  *
5091  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5092  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5093  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5094  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5095  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5096  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5097  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5098  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5099  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5100  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5101  */
5102 static int cpu_util(int cpu)
5103 {
5104         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5105         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5106
5107         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5108 }
5109
5110 /*
5111  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5112  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5113  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5114  *
5115  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5116  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5117  *
5118  * Returns the target cpu number.
5119  *
5120  * preempt must be disabled.
5121  */
5122 static int
5123 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5124 {
5125         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5126         int cpu = smp_processor_id();
5127         int new_cpu = prev_cpu;
5128         int want_affine = 0;
5129         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5130
5131         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5132                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5133
5134         rcu_read_lock();
5135         for_each_domain(cpu, tmp) {
5136                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5137                         break;
5138
5139                 /*
5140                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5141                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5142                  */
5143                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5144                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5145                         affine_sd = tmp;
5146                         break;
5147                 }
5148
5149                 if (tmp->flags & sd_flag)
5150                         sd = tmp;
5151                 else if (!want_affine)
5152                         break;
5153         }
5154
5155         if (affine_sd) {
5156                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5157                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5158                         new_cpu = cpu;
5159         }
5160
5161         if (!sd) {
5162                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5163                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5164
5165         } else while (sd) {
5166                 struct sched_group *group;
5167                 int weight;
5168
5169                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5170                         sd = sd->child;
5171                         continue;
5172                 }
5173
5174                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5175                 if (!group) {
5176                         sd = sd->child;
5177                         continue;
5178                 }
5179
5180                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5181                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5182                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5183                         sd = sd->child;
5184                         continue;
5185                 }
5186
5187                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5188                 cpu = new_cpu;
5189                 weight = sd->span_weight;
5190                 sd = NULL;
5191                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5192                         if (weight <= tmp->span_weight)
5193                                 break;
5194                         if (tmp->flags & sd_flag)
5195                                 sd = tmp;
5196                 }
5197                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5198         }
5199         rcu_read_unlock();
5200
5201         return new_cpu;
5202 }
5203
5204 /*
5205  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5206  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5207  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5208  */
5209 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5210 {
5211         /*
5212          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5213          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5214          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5215          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5216          * load sounds not bad.
5217          */
5218         remove_entity_load_avg(&p->se);
5219
5220         /* Tell new CPU we are migrated */
5221         p->se.avg.last_update_time = 0;
5222
5223         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5224         p->se.exec_start = 0;
5225 }
5226
5227 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5228 {
5229         remove_entity_load_avg(&p->se);
5230 }
5231 #endif /* CONFIG_SMP */
5232
5233 static unsigned long
5234 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5235 {
5236         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5237
5238         /*
5239          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5240          * to virtual-time in his units.
5241          *
5242          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5243          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5244          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5245          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5246          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5247          *
5248          * This is especially important for buddies when the leftmost
5249          * task is higher priority than the buddy.
5250          */
5251         return calc_delta_fair(gran, se);
5252 }
5253
5254 /*
5255  * Should 'se' preempt 'curr'.
5256  *
5257  *             |s1
5258  *        |s2
5259  *   |s3
5260  *         g
5261  *      |<--->|c
5262  *
5263  *  w(c, s1) = -1
5264  *  w(c, s2) =  0
5265  *  w(c, s3) =  1
5266  *
5267  */
5268 static int
5269 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5270 {
5271         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5272
5273         if (vdiff <= 0)
5274                 return -1;
5275
5276         gran = wakeup_gran(curr, se);
5277         if (vdiff > gran)
5278                 return 1;
5279
5280         return 0;
5281 }
5282
5283 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5284 {
5285         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5286                 return;
5287
5288         for_each_sched_entity(se)
5289                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5290 }
5291
5292 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5293 {
5294         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5295                 return;
5296
5297         for_each_sched_entity(se)
5298                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5299 }
5300
5301 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5302 {
5303         for_each_sched_entity(se)
5304                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5305 }
5306
5307 /*
5308  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5309  */
5310 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5311 {
5312         struct task_struct *curr = rq->curr;
5313         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5314         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5315         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5316         int next_buddy_marked = 0;
5317
5318         if (unlikely(se == pse))
5319                 return;
5320
5321         /*
5322          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5323          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5324          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5325          * next-buddy nomination below.
5326          */
5327         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5328                 return;
5329
5330         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5331                 set_next_buddy(pse);
5332                 next_buddy_marked = 1;
5333         }
5334
5335         /*
5336          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5337          * wake up path.
5338          *
5339          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5340          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5341          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5342          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5343          * below.
5344          */
5345         if (test_tsk_need_resched(curr))
5346                 return;
5347
5348         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5349         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5350             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5351                 goto preempt;
5352
5353         /*
5354          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5355          * is driven by the tick):
5356          */
5357         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5358                 return;
5359
5360         find_matching_se(&se, &pse);
5361         update_curr(cfs_rq_of(se));
5362         BUG_ON(!pse);
5363         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5364                 /*
5365                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5366                  * triggering this preemption.
5367                  */
5368                 if (!next_buddy_marked)
5369                         set_next_buddy(pse);
5370                 goto preempt;
5371         }
5372
5373         return;
5374
5375 preempt:
5376         resched_curr(rq);
5377         /*
5378          * Only set the backward buddy when the current task is still
5379          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5380          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5381          * point, either of which can * drop the rq lock.
5382          *
5383          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5384          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5385          */
5386         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5387                 return;
5388
5389         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5390                 set_last_buddy(se);
5391 }
5392
5393 static struct task_struct *
5394 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5395 {
5396         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5397         struct sched_entity *se;
5398         struct task_struct *p;
5399         int new_tasks;
5400
5401 again:
5402 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5403         if (!cfs_rq->nr_running)
5404                 goto idle;
5405
5406         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5407                 goto simple;
5408
5409         /*
5410          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5411          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5412          *
5413          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5414          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5415          */
5416
5417         do {
5418                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5419
5420                 /*
5421                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5422                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5423                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5424                  * forget we've ever seen it.
5425                  */
5426                 if (curr) {
5427                         if (curr->on_rq)
5428                                 update_curr(cfs_rq);
5429                         else
5430                                 curr = NULL;
5431
5432                         /*
5433                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5434                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5435                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5436                          * be correct.
5437                          */
5438                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5439                                 goto simple;
5440                 }
5441
5442                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5443                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5444         } while (cfs_rq);
5445
5446         p = task_of(se);
5447
5448         /*
5449          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5450          * is a different task than we started out with, try and touch the
5451          * least amount of cfs_rqs.
5452          */
5453         if (prev != p) {
5454                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5455
5456                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5457                         int se_depth = se->depth;
5458                         int pse_depth = pse->depth;
5459
5460                         if (se_depth <= pse_depth) {
5461                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5462                                 pse = parent_entity(pse);
5463                         }
5464                         if (se_depth >= pse_depth) {
5465                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5466                                 se = parent_entity(se);
5467                         }
5468                 }
5469
5470                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5471                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5472         }
5473
5474         if (hrtick_enabled(rq))
5475                 hrtick_start_fair(rq, p);
5476
5477         return p;
5478 simple:
5479         cfs_rq = &rq->cfs;
5480 #endif
5481
5482         if (!cfs_rq->nr_running)
5483                 goto idle;
5484
5485         put_prev_task(rq, prev);
5486
5487         do {
5488                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5489                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5490                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5491         } while (cfs_rq);
5492
5493         p = task_of(se);
5494
5495         if (hrtick_enabled(rq))
5496                 hrtick_start_fair(rq, p);
5497
5498         return p;
5499
5500 idle:
5501         /*
5502          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5503          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5504          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5505          * re-start the picking loop.
5506          */
5507         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5508         new_tasks = idle_balance(rq);
5509         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5510         /*
5511          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5512          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5513          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5514          */
5515         if (new_tasks < 0)
5516                 return RETRY_TASK;
5517
5518         if (new_tasks > 0)
5519                 goto again;
5520
5521         return NULL;
5522 }
5523
5524 /*
5525  * Account for a descheduled task:
5526  */
5527 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5528 {
5529         struct sched_entity *se = &prev->se;
5530         struct cfs_rq *cfs_rq;
5531
5532         for_each_sched_entity(se) {
5533                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5534                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5535         }
5536 }
5537
5538 /*
5539  * sched_yield() is very simple
5540  *
5541  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5542  */
5543 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5544 {
5545         struct task_struct *curr = rq->curr;
5546         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5547         struct sched_entity *se = &curr->se;
5548
5549         /*
5550          * Are we the only task in the tree?
5551          */
5552         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5553                 return;
5554
5555         clear_buddies(cfs_rq, se);
5556
5557         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5558                 update_rq_clock(rq);
5559                 /*
5560                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5561                  */
5562                 update_curr(cfs_rq);
5563                 /*
5564                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5565                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5566                  * and double the fastpath cost.
5567                  */
5568                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5569         }
5570
5571         set_skip_buddy(se);
5572 }
5573
5574 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5575 {
5576         struct sched_entity *se = &p->se;
5577
5578         /* throttled hierarchies are not runnable */
5579         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5580                 return false;
5581
5582         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5583         set_next_buddy(se);
5584
5585         yield_task_fair(rq);
5586
5587         return true;
5588 }
5589
5590 #ifdef CONFIG_SMP
5591 /**************************************************
5592  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5593  *
5594  * BASICS
5595  *
5596  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5597  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5598  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5599  *
5600  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5601  *
5602  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5603  * W_i,0 is defined as:
5604  *
5605  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5606  *
5607  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5608  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5609  *
5610  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5611  * weight:
5612  *
5613  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5614  *
5615  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5616  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5617  * can also include other factors [XXX].
5618  *
5619  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5620  * directly from (1):
5621  *
5622  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5623  *
5624  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5625  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5626  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5627  *
5628  * [XXX expand on:
5629  *     - infeasible weights;
5630  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5631  *
5632  *
5633  * SCHED DOMAINS
5634  *
5635  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5636  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5637  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5638  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5639  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5640  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5641  * the groups.
5642  *
5643  * This yields:
5644  *
5645  *     log_2 n     1     n
5646  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5647  *     i = 0      2^i   2^i
5648  *                               `- size of each group
5649  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5650  *         |         `- freq
5651  *         `- sum over all levels
5652  *
5653  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5654  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5655  *
5656  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5657  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5658  *
5659  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5660  *
5661  *             log_2 n     
5662  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5663  *             k = 0
5664  *
5665  * And you'll find that:
5666  *
5667  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5668  *
5669  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5670  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5671  * of:
5672  *
5673  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5674  *
5675  *
5676  * WORK CONSERVING
5677  *
5678  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5679  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5680  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5681  *
5682  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5683  * time.
5684  *
5685  * [XXX more?]
5686  *
5687  *
5688  * CGROUPS
5689  *
5690  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5691  *
5692  *                                s_k,i
5693  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5694  *                                 S_k
5695  *
5696  * Where
5697  *
5698  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5699  *
5700  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5701  *
5702  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5703  * property.
5704  *
5705  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5706  *      rewrite all of this once again.]
5707  */ 
5708
5709 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5710
5711 enum fbq_type { regular, remote, all };
5712
5713 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5714 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5715 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5716 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5717
5718 struct lb_env {
5719         struct sched_domain     *sd;
5720
5721         struct rq               *src_rq;
5722         int                     src_cpu;
5723
5724         int                     dst_cpu;
5725         struct rq               *dst_rq;
5726
5727         struct cpumask          *dst_grpmask;
5728         int                     new_dst_cpu;
5729         enum cpu_idle_type      idle;
5730         long                    imbalance;
5731         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5732         struct cpumask          *cpus;
5733
5734         unsigned int            flags;
5735
5736         unsigned int            loop;
5737         unsigned int            loop_break;
5738         unsigned int            loop_max;
5739
5740         enum fbq_type           fbq_type;
5741         struct list_head        tasks;
5742 };
5743
5744 /*
5745  * Is this task likely cache-hot:
5746  */
5747 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5748 {
5749         s64 delta;
5750
5751         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5752
5753         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5754                 return 0;
5755
5756         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5757                 return 0;
5758
5759         /*
5760          * Buddy candidates are cache hot:
5761          */
5762         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5763                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5764                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5765                 return 1;
5766
5767         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5768                 return 1;
5769         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5770                 return 0;
5771
5772         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5773
5774         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5775 }
5776
5777 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5778 /*
5779  * Returns 1, if task migration degrades locality
5780  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5781  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5782  */
5783 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5784 {
5785         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5786         unsigned long src_faults, dst_faults;
5787         int src_nid, dst_nid;
5788
5789         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5790                 return -1;
5791
5792         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5793                 return -1;
5794
5795         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5796         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5797
5798         if (src_nid == dst_nid)
5799                 return -1;
5800
5801         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5802         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5803                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5804                         return 1;
5805                 else
5806                         return -1;
5807         }
5808
5809         /* Encourage migration to the preferred node. */
5810         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5811                 return 0;
5812
5813         if (numa_group) {
5814                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5815                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5816         } else {
5817                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5818                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5819         }
5820
5821         return dst_faults < src_faults;
5822 }
5823
5824 #else
5825 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5826                                              struct lb_env *env)
5827 {
5828         return -1;
5829 }
5830 #endif
5831
5832 /*
5833  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5834  */
5835 static
5836 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5837 {
5838         int tsk_cache_hot;
5839
5840         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5841
5842         /*
5843          * We do not migrate tasks that are:
5844          * 1) throttled_lb_pair, or
5845          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5846          * 3) running (obviously), or
5847          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5848          */
5849         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5850                 return 0;
5851
5852         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5853                 int cpu;
5854
5855                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5856
5857                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5858
5859                 /*
5860                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5861                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5862                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5863                  *
5864                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5865                  * one in current iteration.
5866                  */
5867                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5868                         return 0;
5869
5870                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5871                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5872                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5873                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5874                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5875                                 break;
5876                         }
5877                 }
5878
5879                 return 0;
5880         }
5881
5882         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5883         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5884
5885         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5886                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5887                 return 0;
5888         }
5889
5890         /*
5891          * Aggressive migration if:
5892          * 1) destination numa is preferred
5893          * 2) task is cache cold, or
5894          * 3) too many balance attempts have failed.
5895          */
5896         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5897         if (tsk_cache_hot == -1)
5898                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5899
5900         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5901             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5902                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5903                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5904                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5905                 }
5906                 return 1;
5907         }
5908
5909         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5910         return 0;
5911 }
5912
5913 /*
5914  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5915  */
5916 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5917 {
5918         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5919
5920         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5921         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5922         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5923 }
5924
5925 /*
5926  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5927  * part of active balancing operations within "domain".
5928  *
5929  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5930  */
5931 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5932 {
5933         struct task_struct *p, *n;
5934
5935         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5936
5937         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5938                 if (!can_migrate_task(p, env))
5939                         continue;
5940
5941                 detach_task(p, env);
5942
5943                 /*
5944                  * Right now, this is only the second place where
5945                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5946                  * so we can safely collect stats here rather than
5947                  * inside detach_tasks().
5948                  */
5949                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5950                 return p;
5951         }
5952         return NULL;
5953 }
5954
5955 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5956
5957 /*
5958  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5959  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5960  *
5961  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5962  */
5963 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5964 {
5965         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5966         struct task_struct *p;
5967         unsigned long load;
5968         int detached = 0;
5969
5970         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5971
5972         if (env->imbalance <= 0)
5973                 return 0;
5974
5975         while (!list_empty(tasks)) {
5976                 /*
5977                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5978                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5979                  */
5980                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5981                         break;
5982
5983                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5984
5985                 env->loop++;
5986                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5987                 if (env->loop > env->loop_max)
5988                         break;
5989
5990                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5991                 if (env->loop > env->loop_break) {
5992                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5993                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5994                         break;
5995                 }
5996
5997                 if (!can_migrate_task(p, env))
5998                         goto next;
5999
6000                 load = task_h_load(p);
6001
6002                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6003                         goto next;
6004
6005                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6006                         goto next;
6007
6008                 detach_task(p, env);
6009                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6010
6011                 detached++;
6012                 env->imbalance -= load;
6013
6014 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6015                 /*
6016                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6017                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6018                  * the critical section.
6019                  */
6020                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6021                         break;
6022 #endif
6023
6024                 /*
6025                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6026                  * weighted load.
6027                  */
6028                 if (env->imbalance <= 0)
6029                         break;
6030
6031                 continue;
6032 next:
6033                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6034         }
6035
6036         /*
6037          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6038          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6039          * than inside detach_one_task().
6040          */
6041         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6042
6043         return detached;
6044 }
6045
6046 /*
6047  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6048  */
6049 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6050 {
6051         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6052
6053         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6054         activate_task(rq, p, 0);
6055         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6056         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6057 }
6058
6059 /*
6060  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6061  * its new rq.
6062  */
6063 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6064 {
6065         raw_spin_lock(&rq->lock);
6066         attach_task(rq, p);
6067         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6068 }
6069
6070 /*
6071  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6072  * new rq.
6073  */
6074 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6075 {
6076         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6077         struct task_struct *p;
6078
6079         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6080
6081         while (!list_empty(tasks)) {
6082                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6083                 list_del_init(&p->se.group_node);
6084
6085                 attach_task(env->dst_rq, p);
6086         }
6087
6088         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6089 }
6090
6091 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6092 static void update_blocked_averages(int cpu)
6093 {
6094         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6095         struct cfs_rq *cfs_rq;
6096         unsigned long flags;
6097
6098         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6099         update_rq_clock(rq);
6100
6101         /*
6102          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6103          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6104          */
6105         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6106                 /* throttled entities do not contribute to load */
6107                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6108                         continue;
6109
6110                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6111                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6112         }
6113         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6114 }
6115
6116 /*
6117  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6118  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6119  * group is a fraction of its parents load.
6120  */
6121 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6122 {
6123         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6124         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6125         unsigned long now = jiffies;
6126         unsigned long load;
6127
6128         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6129                 return;
6130
6131         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6132         for_each_sched_entity(se) {
6133                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6134                 cfs_rq->h_load_next = se;
6135                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6136                         break;
6137         }
6138
6139         if (!se) {
6140                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6141                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6142         }
6143
6144         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6145                 load = cfs_rq->h_load;
6146                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6147                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6148                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6149                 cfs_rq->h_load = load;
6150                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6151         }
6152 }
6153
6154 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6155 {
6156         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6157
6158         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6159         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6160                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6161 }
6162 #else
6163 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6164 {
6165         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6166         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6167         unsigned long flags;
6168
6169         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6170         update_rq_clock(rq);
6171         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6172         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6173 }
6174
6175 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6176 {
6177         return p->se.avg.load_avg;
6178 }
6179 #endif
6180
6181 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6182
6183 enum group_type {
6184         group_other = 0,
6185         group_imbalanced,
6186         group_overloaded,
6187 };
6188
6189 /*
6190  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6191  */
6192 struct sg_lb_stats {
6193         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6194         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6195         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6196         unsigned long load_per_task;
6197         unsigned long group_capacity;
6198         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6199         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6200         unsigned int idle_cpus;
6201         unsigned int group_weight;
6202         enum group_type group_type;
6203         int group_no_capacity;
6204 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6205         unsigned int nr_numa_running;
6206         unsigned int nr_preferred_running;
6207 #endif
6208 };
6209
6210 /*
6211  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6212  *               during load balancing.
6213  */
6214 struct sd_lb_stats {
6215         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6216         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6217         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6218         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6219         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6220
6221         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6222         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6223 };
6224
6225 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6226 {
6227         /*
6228          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6229          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6230          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6231          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6232          */
6233         *sds = (struct sd_lb_stats){
6234                 .busiest = NULL,
6235                 .local = NULL,
6236                 .total_load = 0UL,
6237                 .total_capacity = 0UL,
6238                 .busiest_stat = {
6239                         .avg_load = 0UL,
6240                         .sum_nr_running = 0,
6241                         .group_type = group_other,
6242                 },
6243         };
6244 }
6245
6246 /**
6247  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6248  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6249  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6250  *
6251  * Return: The load index.
6252  */
6253 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6254                                         enum cpu_idle_type idle)
6255 {
6256         int load_idx;
6257
6258         switch (idle) {
6259         case CPU_NOT_IDLE:
6260                 load_idx = sd->busy_idx;
6261                 break;
6262
6263         case CPU_NEWLY_IDLE:
6264                 load_idx = sd->newidle_idx;
6265                 break;
6266         default:
6267                 load_idx = sd->idle_idx;
6268                 break;
6269         }
6270
6271         return load_idx;
6272 }
6273
6274 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6275 {
6276         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6277         u64 total, used, age_stamp, avg;
6278         s64 delta;
6279
6280         /*
6281          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6282          * we read them once before doing sanity checks on them.
6283          */
6284         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6285         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6286         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6287
6288         if (unlikely(delta < 0))
6289                 delta = 0;
6290
6291         total = sched_avg_period() + delta;
6292
6293         used = div_u64(avg, total);
6294
6295         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6296                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6297
6298         return 1;
6299 }
6300
6301 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6302 {
6303         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6304         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6305
6306         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6307
6308         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6309         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6310
6311         if (!capacity)
6312                 capacity = 1;
6313
6314         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6315         sdg->sgc->capacity = capacity;
6316 }
6317
6318 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6319 {
6320         struct sched_domain *child = sd->child;
6321         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6322         unsigned long capacity;
6323         unsigned long interval;
6324
6325         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6326         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6327         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6328
6329         if (!child) {
6330                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6331                 return;
6332         }
6333
6334         capacity = 0;
6335
6336         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6337                 /*
6338                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6339                  * span the current group.
6340                  */
6341
6342                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6343                         struct sched_group_capacity *sgc;
6344                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6345
6346                         /*
6347                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6348                          * gets here before we've attached the domains to the
6349                          * runqueues.
6350                          *
6351                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6352                          * in update_cpu_capacity().
6353                          *
6354                          * This avoids capacity from being 0 and
6355                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6356                          */
6357                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6358                                 capacity += capacity_of(cpu);
6359                                 continue;
6360                         }
6361
6362                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6363                         capacity += sgc->capacity;
6364                 }
6365         } else  {
6366                 /*
6367                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6368                  * span the current group.
6369                  */ 
6370
6371                 group = child->groups;
6372                 do {
6373                         capacity += group->sgc->capacity;
6374                         group = group->next;
6375                 } while (group != child->groups);
6376         }
6377
6378         sdg->sgc->capacity = capacity;
6379 }
6380
6381 /*
6382  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6383  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6384  * Return true is the capacity is reduced
6385  */
6386 static inline int
6387 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6388 {
6389         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6390                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6391 }
6392
6393 /*
6394  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6395  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6396  *
6397  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6398  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6399  * Something like:
6400  *
6401  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6402  *              *     * * *
6403  *
6404  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6405  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6406  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6407  *
6408  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6409  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6410  * moving tasks due to affinity constraints.
6411  *
6412  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6413  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6414  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6415  * to create an effective group imbalance.
6416  *
6417  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6418  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6419  * subtle and fragile situation.
6420  */
6421
6422 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6423 {
6424         return group->sgc->imbalance;
6425 }
6426
6427 /*
6428  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6429  * be used by some tasks.
6430  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6431  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6432  * available capacity for CFS tasks.
6433  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6434  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6435  * capacity in meaningful for the load balancer.
6436  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6437  * any benefit for the load balance.
6438  */
6439 static inline bool
6440 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6441 {
6442         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6443                 return true;
6444
6445         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6446                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6447                 return true;
6448
6449         return false;
6450 }
6451
6452 /*
6453  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6454  *  handle.
6455  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6456  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6457  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6458  *  false.
6459  */
6460 static inline bool
6461 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6462 {
6463         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6464                 return false;
6465
6466         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6467                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6468                 return true;
6469
6470         return false;
6471 }
6472
6473 static inline enum
6474 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6475                           struct sg_lb_stats *sgs)
6476 {
6477         if (sgs->group_no_capacity)
6478                 return group_overloaded;
6479
6480         if (sg_imbalanced(group))
6481                 return group_imbalanced;
6482
6483         return group_other;
6484 }
6485
6486 /**
6487  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6488  * @env: The load balancing environment.
6489  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6490  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6491  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6492  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6493  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6494  */
6495 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6496                         struct sched_group *group, int load_idx,
6497                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6498                         bool *overload)
6499 {
6500         unsigned long load;
6501         int i, nr_running;
6502
6503         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6504
6505         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6506                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6507
6508                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6509                 if (local_group)
6510                         load = target_load(i, load_idx);
6511                 else
6512                         load = source_load(i, load_idx);
6513
6514                 sgs->group_load += load;
6515                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6516                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6517
6518                 nr_running = rq->nr_running;
6519                 if (nr_running > 1)
6520                         *overload = true;
6521
6522 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6523                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6524                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6525 #endif
6526                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6527                 /*
6528                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6529                  */
6530                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6531                         sgs->idle_cpus++;
6532         }
6533
6534         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6535         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6536         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6537
6538         if (sgs->sum_nr_running)
6539                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6540
6541         sgs->group_weight = group->group_weight;
6542
6543         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6544         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6545 }
6546
6547 /**
6548  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6549  * @env: The load balancing environment.
6550  * @sds: sched_domain statistics
6551  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6552  * @sgs: sched_group statistics
6553  *
6554  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6555  * busiest group.
6556  *
6557  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6558  * busiest group. %false otherwise.
6559  */
6560 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6561                                    struct sd_lb_stats *sds,
6562                                    struct sched_group *sg,
6563                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6564 {
6565         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6566
6567         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6568                 return true;
6569
6570         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6571                 return false;
6572
6573         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6574                 return false;
6575
6576         /* This is the busiest node in its class. */
6577         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6578                 return true;
6579
6580         /*
6581          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6582          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6583          * higher than ourself as busy.
6584          */
6585         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6586                 if (!sds->busiest)
6587                         return true;
6588
6589                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6590                         return true;
6591         }
6592
6593         return false;
6594 }
6595
6596 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6597 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6598 {
6599         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6600                 return regular;
6601         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6602                 return remote;
6603         return all;
6604 }
6605
6606 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6607 {
6608         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6609                 return regular;
6610         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6611                 return remote;
6612         return all;
6613 }
6614 #else
6615 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6616 {
6617         return all;
6618 }
6619
6620 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6621 {
6622         return regular;
6623 }
6624 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6625
6626 /**
6627  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6628  * @env: The load balancing environment.
6629  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6630  */
6631 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6632 {
6633         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6634         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6635         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6636         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6637         bool overload = false;
6638
6639         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6640                 prefer_sibling = 1;
6641
6642         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6643
6644         do {
6645                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6646                 int local_group;
6647
6648                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6649                 if (local_group) {
6650                         sds->local = sg;
6651                         sgs = &sds->local_stat;
6652
6653                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6654                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6655                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6656                 }
6657
6658                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6659                                                 &overload);
6660
6661                 if (local_group)
6662                         goto next_group;
6663
6664                 /*
6665                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6666                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6667                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6668                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6669                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6670                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6671                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6672                  * the tasks on the system).
6673                  */
6674                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6675                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6676                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6677                         sgs->group_no_capacity = 1;
6678                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6679                 }
6680
6681                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6682                         sds->busiest = sg;
6683                         sds->busiest_stat = *sgs;
6684                 }
6685
6686 next_group:
6687                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6688                 sds->total_load += sgs->group_load;
6689                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6690
6691                 sg = sg->next;
6692         } while (sg != env->sd->groups);
6693
6694         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6695                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6696
6697         if (!env->sd->parent) {
6698                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6699                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6700                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6701         }
6702
6703 }
6704
6705 /**
6706  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6707  *                      sched doman.
6708  *
6709  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6710  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6711  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6712  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6713  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6714  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6715  *
6716  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6717  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6718  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6719  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6720  * number.
6721  *
6722  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6723  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6724  *
6725  * @env: The load balancing environment.
6726  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6727  */
6728 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6729 {
6730         int busiest_cpu;
6731
6732         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6733                 return 0;
6734
6735         if (!sds->busiest)
6736                 return 0;
6737
6738         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6739         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6740                 return 0;
6741
6742         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6743                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6744                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6745
6746         return 1;
6747 }
6748
6749 /**
6750  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6751  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6752  *                      load balancing.
6753  * @env: The load balancing environment.
6754  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6755  */
6756 static inline
6757 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6758 {
6759         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6760         unsigned int imbn = 2;
6761         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6762         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6763
6764         local = &sds->local_stat;
6765         busiest = &sds->busiest_stat;
6766
6767         if (!local->sum_nr_running)
6768                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6769         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6770                 imbn = 1;
6771
6772         scaled_busy_load_per_task =
6773                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6774                 busiest->group_capacity;
6775
6776         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6777             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6778                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6779                 return;
6780         }
6781
6782         /*
6783          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6784          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6785          * moving them.
6786          */
6787
6788         capa_now += busiest->group_capacity *
6789                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6790         capa_now += local->group_capacity *
6791                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6792         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6793
6794         /* Amount of load we'd subtract */
6795         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6796                 capa_move += busiest->group_capacity *
6797                             min(busiest->load_per_task,
6798                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6799         }
6800
6801         /* Amount of load we'd add */
6802         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6803             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6804                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6805                       local->group_capacity;
6806         } else {
6807                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6808                       local->group_capacity;
6809         }
6810         capa_move += local->group_capacity *
6811                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6812         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6813
6814         /* Move if we gain throughput */
6815         if (capa_move > capa_now)
6816                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6817 }
6818
6819 /**
6820  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6821  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6822  * @env: load balance environment
6823  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6824  */
6825 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6826 {
6827         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6828         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6829
6830         local = &sds->local_stat;
6831         busiest = &sds->busiest_stat;
6832
6833         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6834                 /*
6835                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6836                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6837                  */
6838                 busiest->load_per_task =
6839                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6840         }
6841
6842         /*
6843          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6844          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6845          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6846          */
6847         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6848             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6849                 env->imbalance = 0;
6850                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6851         }
6852
6853         /*
6854          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6855          */
6856         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6857             local->group_type   == group_overloaded) {
6858                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6859                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6860                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6861                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6862                 else
6863                         load_above_capacity = ~0UL;
6864         }
6865
6866         /*
6867          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6868          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6869          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6870          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6871          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6872          * for the minimum possible imbalance.
6873          */
6874         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6875
6876         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6877         env->imbalance = min(
6878                 max_pull * busiest->group_capacity,
6879                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6880         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6881
6882         /*
6883          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6884          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6885          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6886          * moved
6887          */
6888         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6889                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6890 }
6891
6892 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6893
6894 /**
6895  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6896  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6897  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6898  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6899  * such a group exists.
6900  *
6901  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6902  * to restore balance.
6903  *
6904  * @env: The load balancing environment.
6905  *
6906  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6907  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6908  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6909  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6910  */
6911 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6912 {
6913         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6914         struct sd_lb_stats sds;
6915
6916         init_sd_lb_stats(&sds);
6917
6918         /*
6919          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6920          * this level.
6921          */
6922         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6923         local = &sds.local_stat;
6924         busiest = &sds.busiest_stat;
6925
6926         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6927         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6928             check_asym_packing(env, &sds))
6929                 return sds.busiest;
6930
6931         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6932         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6933                 goto out_balanced;
6934
6935         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6936                                                 / sds.total_capacity;
6937
6938         /*
6939          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6940          * work because they assume all things are equal, which typically
6941          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6942          */
6943         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6944                 goto force_balance;
6945
6946         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6947         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6948             busiest->group_no_capacity)
6949                 goto force_balance;
6950
6951         /*
6952          * If the local group is busier than the selected busiest group
6953          * don't try and pull any tasks.
6954          */
6955         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6956                 goto out_balanced;
6957
6958         /*
6959          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6960          * average load.
6961          */
6962         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6963                 goto out_balanced;
6964
6965         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6966                 /*
6967                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6968                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6969                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6970                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6971                  * might end up to just move the imbalance on another group
6972                  */
6973                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6974                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6975                         goto out_balanced;
6976         } else {
6977                 /*
6978                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6979                  * imbalance_pct to be conservative.
6980                  */
6981                 if (100 * busiest->avg_load <=
6982                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6983                         goto out_balanced;
6984         }
6985
6986 force_balance:
6987         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6988         calculate_imbalance(env, &sds);
6989         return sds.busiest;
6990
6991 out_balanced:
6992         env->imbalance = 0;
6993         return NULL;
6994 }
6995
6996 /*
6997  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6998  */
6999 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7000                                      struct sched_group *group)
7001 {
7002         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7003         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7004         int i;
7005
7006         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7007                 unsigned long capacity, wl;
7008                 enum fbq_type rt;
7009
7010                 rq = cpu_rq(i);
7011                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7012
7013                 /*
7014                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7015                  *  - regular: there are !numa tasks
7016                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7017                  *  - all:     there is no distinction
7018                  *
7019                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7020                  * ignore those when there's better options.
7021                  *
7022                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7023                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7024                  * queue by moving tasks around inside the node.
7025                  *
7026                  * If we cannot move enough load due to this classification
7027                  * the next pass will adjust the group classification and
7028                  * allow migration of more tasks.
7029                  *
7030                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7031                  */
7032                 if (rt > env->fbq_type)
7033                         continue;
7034
7035                 capacity = capacity_of(i);
7036
7037                 wl = weighted_cpuload(i);
7038
7039                 /*
7040                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7041                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7042                  */
7043
7044                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7045                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7046                         continue;
7047
7048                 /*
7049                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7050                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7051                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7052                  * potentially running at a lower capacity.
7053                  *
7054                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7055                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7056                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7057                  * our previous maximum.
7058                  */
7059                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7060                         busiest_load = wl;
7061                         busiest_capacity = capacity;
7062                         busiest = rq;
7063                 }
7064         }
7065
7066         return busiest;
7067 }
7068
7069 /*
7070  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7071  * so long as it is large enough.
7072  */
7073 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7074
7075 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7076 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7077
7078 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7079 {
7080         struct sched_domain *sd = env->sd;
7081
7082         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7083
7084                 /*
7085                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7086                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7087                  * lowest numbered CPUs.
7088                  */
7089                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7090                         return 1;
7091         }
7092
7093         /*
7094          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7095          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7096          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7097          * available on dst_cpu.
7098          */
7099         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7100             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7101                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7102                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7103                         return 1;
7104         }
7105
7106         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7107 }
7108
7109 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7110
7111 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7112 {
7113         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7114         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7115         int cpu, balance_cpu = -1;
7116
7117         /*
7118          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7119          * to do the newly idle load balance.
7120          */
7121         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7122                 return 1;
7123
7124         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7125         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7126         /* Try to find first idle cpu */
7127         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7128                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7129                         continue;
7130
7131                 balance_cpu = cpu;
7132                 break;
7133         }
7134
7135         if (balance_cpu == -1)
7136                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7137
7138         /*
7139          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7140          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7141          */
7142         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7143 }
7144
7145 /*
7146  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7147  * tasks if there is an imbalance.
7148  */
7149 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7150                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7151                         int *continue_balancing)
7152 {
7153         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7154         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7155         struct sched_group *group;
7156         struct rq *busiest;
7157         unsigned long flags;
7158         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7159
7160         struct lb_env env = {
7161                 .sd             = sd,
7162                 .dst_cpu        = this_cpu,
7163                 .dst_rq         = this_rq,
7164                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7165                 .idle           = idle,
7166                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7167                 .cpus           = cpus,
7168                 .fbq_type       = all,
7169                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7170         };
7171
7172         /*
7173          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7174          * other cpus in our group
7175          */
7176         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7177                 env.dst_grpmask = NULL;
7178
7179         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7180
7181         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7182
7183 redo:
7184         if (!should_we_balance(&env)) {
7185                 *continue_balancing = 0;
7186                 goto out_balanced;
7187         }
7188
7189         group = find_busiest_group(&env);
7190         if (!group) {
7191                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7192                 goto out_balanced;
7193         }
7194
7195         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7196         if (!busiest) {
7197                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7198                 goto out_balanced;
7199         }
7200
7201         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7202
7203         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7204
7205         env.src_cpu = busiest->cpu;
7206         env.src_rq = busiest;
7207
7208         ld_moved = 0;
7209         if (busiest->nr_running > 1) {
7210                 /*
7211                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7212                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7213                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7214                  * correctly treated as an imbalance.
7215                  */
7216                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7217                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7218
7219 more_balance:
7220                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7221
7222                 /*
7223                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7224                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7225                  */
7226                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7227
7228                 /*
7229                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7230                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7231                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7232                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7233                  * See task_rq_lock() family for the details.
7234                  */
7235
7236                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7237
7238                 if (cur_ld_moved) {
7239                         attach_tasks(&env);
7240                         ld_moved += cur_ld_moved;
7241                 }
7242
7243                 local_irq_restore(flags);
7244
7245                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7246                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7247                         goto more_balance;
7248                 }
7249
7250                 /*
7251                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7252                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7253                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7254                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7255                  * sched_group.
7256                  *
7257                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7258                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7259                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7260                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7261                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7262                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7263                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7264                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7265                  * This however should not happen so much in practice and
7266                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7267                  * excess load moved.
7268                  */
7269                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7270
7271                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7272                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7273
7274                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7275                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7276                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7277                         env.loop         = 0;
7278                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7279
7280                         /*
7281                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7282                          * need to continue with same src_cpu.
7283                          */
7284                         goto more_balance;
7285                 }
7286
7287                 /*
7288                  * We failed to reach balance because of affinity.
7289                  */
7290                 if (sd_parent) {
7291                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7292
7293                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7294                                 *group_imbalance = 1;
7295                 }
7296
7297                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7298                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7299                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7300                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7301                                 env.loop = 0;
7302                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7303                                 goto redo;
7304                         }
7305                         goto out_all_pinned;
7306                 }
7307         }
7308
7309         if (!ld_moved) {
7310                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7311                 /*
7312                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7313                  * We do not want newidle balance, which can be very
7314                  * frequent, pollute the failure counter causing
7315                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7316                  */
7317                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7318                         sd->nr_balance_failed++;
7319
7320                 if (need_active_balance(&env)) {
7321                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7322
7323                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7324                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7325                          * moved to this_cpu
7326                          */
7327                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7328                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7329                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7330                                                             flags);
7331                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7332                                 goto out_one_pinned;
7333                         }
7334
7335                         /*
7336                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7337                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7338                          * only after active load balance is finished.
7339                          */
7340                         if (!busiest->active_balance) {
7341                                 busiest->active_balance = 1;
7342                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7343                                 active_balance = 1;
7344                         }
7345                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7346
7347                         if (active_balance) {
7348                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7349                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7350                                         &busiest->active_balance_work);
7351                         }
7352
7353                         /*
7354                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7355                          * counter.
7356                          */
7357                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7358                 }
7359         } else
7360                 sd->nr_balance_failed = 0;
7361
7362         if (likely(!active_balance)) {
7363                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7364                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7365         } else {
7366                 /*
7367                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7368                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7369                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7370                  * detach_tasks).
7371                  */
7372                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7373                         sd->balance_interval *= 2;
7374         }
7375
7376         goto out;
7377
7378 out_balanced:
7379         /*
7380          * We reach balance although we may have faced some affinity
7381          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7382          */
7383         if (sd_parent) {
7384                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7385
7386                 if (*group_imbalance)
7387                         *group_imbalance = 0;
7388         }
7389
7390 out_all_pinned:
7391         /*
7392          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7393          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7394          * can try to migrate them.
7395          */
7396         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7397
7398         sd->nr_balance_failed = 0;
7399
7400 out_one_pinned:
7401         /* tune up the balancing interval */
7402         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7403                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7404                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7405                 sd->balance_interval *= 2;
7406
7407         ld_moved = 0;
7408 out:
7409         return ld_moved;
7410 }
7411
7412 static inline unsigned long
7413 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7414 {
7415         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7416
7417         if (cpu_busy)
7418                 interval *= sd->busy_factor;
7419
7420         /* scale ms to jiffies */
7421         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7422         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7423
7424         return interval;
7425 }
7426
7427 static inline void
7428 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7429 {
7430         unsigned long interval, next;
7431
7432         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7433         next = sd->last_balance + interval;
7434
7435         if (time_after(*next_balance, next))
7436                 *next_balance = next;
7437 }
7438
7439 /*
7440  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7441  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7442  */
7443 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7444 {
7445         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7446         int this_cpu = this_rq->cpu;
7447         struct sched_domain *sd;
7448         int pulled_task = 0;
7449         u64 curr_cost = 0;
7450
7451         /*
7452          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7453          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7454          */
7455         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7456
7457         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7458             !this_rq->rd->overload) {
7459                 rcu_read_lock();
7460                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7461                 if (sd)
7462                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7463                 rcu_read_unlock();
7464
7465                 goto out;
7466         }
7467
7468         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7469
7470         update_blocked_averages(this_cpu);
7471         rcu_read_lock();
7472         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7473                 int continue_balancing = 1;
7474                 u64 t0, domain_cost;
7475
7476                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7477                         continue;
7478
7479                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7480                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7481                         break;
7482                 }
7483
7484                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7485                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7486
7487                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7488                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7489                                                    &continue_balancing);
7490
7491                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7492                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7493                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7494
7495                         curr_cost += domain_cost;
7496                 }
7497
7498                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7499
7500                 /*
7501                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7502                  * now runnable tasks on this rq.
7503                  */
7504                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7505                         break;
7506         }
7507         rcu_read_unlock();
7508
7509         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7510
7511         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7512                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7513
7514         /*
7515          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7516          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7517          * pretend we pulled a task.
7518          */
7519         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7520                 pulled_task = 1;
7521
7522 out:
7523         /* Move the next balance forward */
7524         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7525                 this_rq->next_balance = next_balance;
7526
7527         /* Is there a task of a high priority class? */
7528         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7529                 pulled_task = -1;
7530
7531         if (pulled_task)
7532                 this_rq->idle_stamp = 0;
7533
7534         return pulled_task;
7535 }
7536
7537 /*
7538  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7539  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7540  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7541  * avoids physical / logical imbalances.
7542  */
7543 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7544 {
7545         struct rq *busiest_rq = data;
7546         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7547         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7548         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7549         struct sched_domain *sd;
7550         struct task_struct *p = NULL;
7551
7552         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7553
7554         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7555         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7556                      !busiest_rq->active_balance))
7557                 goto out_unlock;
7558
7559         /* Is there any task to move? */
7560         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7561                 goto out_unlock;
7562
7563         /*
7564          * This condition is "impossible", if it occurs
7565          * we need to fix it. Originally reported by
7566          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7567          */
7568         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7569
7570         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7571         rcu_read_lock();
7572         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7573                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7574                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7575                                 break;
7576         }
7577
7578         if (likely(sd)) {
7579                 struct lb_env env = {
7580                         .sd             = sd,
7581                         .dst_cpu        = target_cpu,
7582                         .dst_rq         = target_rq,
7583                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7584                         .src_rq         = busiest_rq,
7585                         .idle           = CPU_IDLE,
7586                 };
7587
7588                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7589
7590                 p = detach_one_task(&env);
7591                 if (p)
7592                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7593                 else
7594                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7595         }
7596         rcu_read_unlock();
7597 out_unlock:
7598         busiest_rq->active_balance = 0;
7599         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7600
7601         if (p)
7602                 attach_one_task(target_rq, p);
7603
7604         local_irq_enable();
7605
7606         return 0;
7607 }
7608
7609 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7610 {
7611         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7612 }
7613
7614 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7615 /*
7616  * idle load balancing details
7617  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7618  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7619  *   load balancing for all the idle CPUs.
7620  */
7621 static struct {
7622         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7623         atomic_t nr_cpus;
7624         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7625 } nohz ____cacheline_aligned;
7626
7627 static inline int find_new_ilb(void)
7628 {
7629         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7630
7631         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7632                 return ilb;
7633
7634         return nr_cpu_ids;
7635 }
7636
7637 /*
7638  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7639  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7640  * CPU (if there is one).
7641  */
7642 static void nohz_balancer_kick(void)
7643 {
7644         int ilb_cpu;
7645
7646         nohz.next_balance++;
7647
7648         ilb_cpu = find_new_ilb();
7649
7650         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7651                 return;
7652
7653         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7654                 return;
7655         /*
7656          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7657          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7658          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7659          * will be run before returning from the IPI.
7660          */
7661         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7662         return;
7663 }
7664
7665 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7666 {
7667         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7668                 /*
7669                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7670                  */
7671                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7672                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7673                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7674                 }
7675                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7676         }
7677 }
7678
7679 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7680 {
7681         struct sched_domain *sd;
7682         int cpu = smp_processor_id();
7683
7684         rcu_read_lock();
7685         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7686
7687         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7688                 goto unlock;
7689         sd->nohz_idle = 0;
7690
7691         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7692 unlock:
7693         rcu_read_unlock();
7694 }
7695
7696 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7697 {
7698         struct sched_domain *sd;
7699         int cpu = smp_processor_id();
7700
7701         rcu_read_lock();
7702         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7703
7704         if (!sd || sd->nohz_idle)
7705                 goto unlock;
7706         sd->nohz_idle = 1;
7707
7708         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7709 unlock:
7710         rcu_read_unlock();
7711 }
7712
7713 /*
7714  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7715  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7716  */
7717 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7718 {
7719         /*
7720          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7721          */
7722         if (!cpu_active(cpu))
7723                 return;
7724
7725         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7726                 return;
7727
7728         /*
7729          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7730          */
7731         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7732                 return;
7733
7734         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7735         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7736         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7737 }
7738
7739 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7740                                         unsigned long action, void *hcpu)
7741 {
7742         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7743         case CPU_DYING:
7744                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7745                 return NOTIFY_OK;
7746         default:
7747                 return NOTIFY_DONE;
7748         }
7749 }
7750 #endif
7751
7752 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7753
7754 /*
7755  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7756  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7757  */
7758 void update_max_interval(void)
7759 {
7760         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7761 }
7762
7763 /*
7764  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7765  * and initiates a balancing operation if so.
7766  *
7767  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7768  */
7769 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7770 {
7771         int continue_balancing = 1;
7772         int cpu = rq->cpu;
7773         unsigned long interval;
7774         struct sched_domain *sd;
7775         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7776         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7777         int update_next_balance = 0;
7778         int need_serialize, need_decay = 0;
7779         u64 max_cost = 0;
7780
7781         update_blocked_averages(cpu);
7782
7783         rcu_read_lock();
7784         for_each_domain(cpu, sd) {
7785                 /*
7786                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7787                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7788                  */
7789                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7790                         sd->max_newidle_lb_cost =
7791                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7792                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7793                         need_decay = 1;
7794                 }
7795                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7796
7797                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7798                         continue;
7799
7800                 /*
7801                  * Stop the load balance at this level. There is another
7802                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7803                  * actively.
7804                  */
7805                 if (!continue_balancing) {
7806                         if (need_decay)
7807                                 continue;
7808                         break;
7809                 }
7810
7811                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7812
7813                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7814                 if (need_serialize) {
7815                         if (!spin_trylock(&balancing))
7816                                 goto out;
7817                 }
7818
7819                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7820                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7821                                 /*
7822                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7823                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7824                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7825                                  */
7826                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7827                         }
7828                         sd->last_balance = jiffies;
7829                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7830                 }
7831                 if (need_serialize)
7832                         spin_unlock(&balancing);
7833 out:
7834                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7835                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7836                         update_next_balance = 1;
7837                 }
7838         }
7839         if (need_decay) {
7840                 /*
7841                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7842                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7843                  */
7844                 rq->max_idle_balance_cost =
7845                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7846         }
7847         rcu_read_unlock();
7848
7849         /*
7850          * next_balance will be updated only when there is a need.
7851          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7852          * updated.
7853          */
7854         if (likely(update_next_balance)) {
7855                 rq->next_balance = next_balance;
7856
7857 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7858                 /*
7859                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7860                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7861                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7862                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7863                  * balance for itself and we need to update the
7864                  * nohz.next_balance accordingly.
7865                  */
7866                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7867                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7868 #endif
7869         }
7870 }
7871
7872 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7873 /*
7874  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7875  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7876  */
7877 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7878 {
7879         int this_cpu = this_rq->cpu;
7880         struct rq *rq;
7881         int balance_cpu;
7882         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7883         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7884         int update_next_balance = 0;
7885
7886         if (idle != CPU_IDLE ||
7887             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7888                 goto end;
7889
7890         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7891                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7892                         continue;
7893
7894                 /*
7895                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7896                  * work being done for other cpus. Next load
7897                  * balancing owner will pick it up.
7898                  */
7899                 if (need_resched())
7900                         break;
7901
7902                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7903
7904                 /*
7905                  * If time for next balance is due,
7906                  * do the balance.
7907                  */
7908                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7909                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7910                         update_rq_clock(rq);
7911                         update_cpu_load_idle(rq);
7912                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7913                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7914                 }
7915
7916                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7917                         next_balance = rq->next_balance;
7918                         update_next_balance = 1;
7919                 }
7920         }
7921
7922         /*
7923          * next_balance will be updated only when there is a need.
7924          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7925          * updated.
7926          */
7927         if (likely(update_next_balance))
7928                 nohz.next_balance = next_balance;
7929 end:
7930         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7931 }
7932
7933 /*
7934  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7935  * of an idle cpu in the system.
7936  *   - This rq has more than one task.
7937  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7938  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7939  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7940  *     multiple busy cpu.
7941  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7942  *     domain span are idle.
7943  */
7944 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7945 {
7946         unsigned long now = jiffies;
7947         struct sched_domain *sd;
7948         struct sched_group_capacity *sgc;
7949         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7950         bool kick = false;
7951
7952         if (unlikely(rq->idle_balance))
7953                 return false;
7954
7955        /*
7956         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7957         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7958         */
7959         set_cpu_sd_state_busy();
7960         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7961
7962         /*
7963          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7964          * balancing.
7965          */
7966         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7967                 return false;
7968
7969         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7970                 return false;
7971
7972         if (rq->nr_running >= 2)
7973                 return true;
7974
7975         rcu_read_lock();
7976         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7977         if (sd) {
7978                 sgc = sd->groups->sgc;
7979                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7980
7981                 if (nr_busy > 1) {
7982                         kick = true;
7983                         goto unlock;
7984                 }
7985
7986         }
7987
7988         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7989         if (sd) {
7990                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7991                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7992                         kick = true;
7993                         goto unlock;
7994                 }
7995         }
7996
7997         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7998         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7999                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8000                 kick = true;
8001                 goto unlock;
8002         }
8003
8004 unlock:
8005         rcu_read_unlock();
8006         return kick;
8007 }
8008 #else
8009 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8010 #endif
8011
8012 /*
8013  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8014  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8015  */
8016 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8017 {
8018         struct rq *this_rq = this_rq();
8019         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8020                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8021
8022         /*
8023          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8024          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8025          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8026          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8027          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8028          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8029          */
8030         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8031         rebalance_domains(this_rq, idle);
8032 }
8033
8034 /*
8035  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8036  */
8037 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8038 {
8039         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8040         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8041                 return;
8042
8043         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8044                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8045 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8046         if (nohz_kick_needed(rq))
8047                 nohz_balancer_kick();
8048 #endif
8049 }
8050
8051 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8052 {
8053         update_sysctl();
8054
8055         update_runtime_enabled(rq);
8056 }
8057
8058 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8059 {
8060         update_sysctl();
8061
8062         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8063         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8064 }
8065
8066 #endif /* CONFIG_SMP */
8067
8068 /*
8069  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8070  */
8071 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8072 {
8073         struct cfs_rq *cfs_rq;
8074         struct sched_entity *se = &curr->se;
8075
8076         for_each_sched_entity(se) {
8077                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8078                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8079         }
8080
8081         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8082                 task_tick_numa(rq, curr);
8083 }
8084
8085 /*
8086  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8087  *  - child not yet on the tasklist
8088  *  - preemption disabled
8089  */
8090 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8091 {
8092         struct cfs_rq *cfs_rq;
8093         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8094         int this_cpu = smp_processor_id();
8095         struct rq *rq = this_rq();
8096         unsigned long flags;
8097
8098         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8099
8100         update_rq_clock(rq);
8101
8102         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8103         curr = cfs_rq->curr;
8104
8105         /*
8106          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8107          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8108          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8109          * of child point to valid ones.
8110          */
8111         rcu_read_lock();
8112         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8113         rcu_read_unlock();
8114
8115         update_curr(cfs_rq);
8116
8117         if (curr)
8118                 se->vruntime = curr->vruntime;
8119         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8120
8121         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8122                 /*
8123                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8124                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8125                  */
8126                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8127                 resched_curr(rq);
8128         }
8129
8130         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8131
8132         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8133 }
8134
8135 /*
8136  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8137  * the current task.
8138  */
8139 static void
8140 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8141 {
8142         if (!task_on_rq_queued(p))
8143                 return;
8144
8145         /*
8146          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8147          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8148          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8149          */
8150         if (rq->curr == p) {
8151                 if (p->prio > oldprio)
8152                         resched_curr(rq);
8153         } else
8154                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8155 }
8156
8157 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8158 {
8159         struct sched_entity *se = &p->se;
8160
8161         /*
8162          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8163          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8164          * vruntime.
8165          */
8166         if (p->on_rq)
8167                 return true;
8168
8169         /*
8170          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8171          * But there are some cases where it has already been normalized:
8172          *
8173          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8174          *   wake_up_new_task().
8175          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8176          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8177          */
8178         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8179                 return true;
8180
8181         return false;
8182 }
8183
8184 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8185 {
8186         struct sched_entity *se = &p->se;
8187         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8188
8189         if (!vruntime_normalized(p)) {
8190                 /*
8191                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8192                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8193                  */
8194                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8195                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8196         }
8197
8198         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8199         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8200 }
8201
8202 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8203 {
8204         struct sched_entity *se = &p->se;
8205         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8206
8207 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8208         /*
8209          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8210          * class maintain depth value), reset depth properly.
8211          */
8212         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8213 #endif
8214
8215         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8216         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8217
8218         if (!vruntime_normalized(p))
8219                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8220 }
8221
8222 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8223 {
8224         detach_task_cfs_rq(p);
8225 }
8226
8227 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8228 {
8229         attach_task_cfs_rq(p);
8230
8231         if (task_on_rq_queued(p)) {
8232                 /*
8233                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8234                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8235                  * if we can still preempt the current task.
8236                  */
8237                 if (rq->curr == p)
8238                         resched_curr(rq);
8239                 else
8240                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8241         }
8242 }
8243
8244 /* Account for a task changing its policy or group.
8245  *
8246  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8247  * migrates between groups/classes.
8248  */
8249 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8250 {
8251         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8252
8253         for_each_sched_entity(se) {
8254                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8255
8256                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8257                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8258                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8259         }
8260 }
8261
8262 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8263 {
8264         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8265         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8266 #ifndef CONFIG_64BIT
8267         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8268 #endif
8269 #ifdef CONFIG_SMP
8270         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8271         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8272 #endif
8273 }
8274
8275 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8276 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8277 {
8278         detach_task_cfs_rq(p);
8279         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8280
8281 #ifdef CONFIG_SMP
8282         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8283         p->se.avg.last_update_time = 0;
8284 #endif
8285         attach_task_cfs_rq(p);
8286 }
8287
8288 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8289 {
8290         int i;
8291
8292         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8293
8294         for_each_possible_cpu(i) {
8295                 if (tg->cfs_rq)
8296                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8297                 if (tg->se)
8298                         kfree(tg->se[i]);
8299         }
8300
8301         kfree(tg->cfs_rq);
8302         kfree(tg->se);
8303 }
8304
8305 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8306 {
8307         struct cfs_rq *cfs_rq;
8308         struct sched_entity *se;
8309         int i;
8310
8311         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8312         if (!tg->cfs_rq)
8313                 goto err;
8314         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8315         if (!tg->se)
8316                 goto err;
8317
8318         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8319
8320         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8321
8322         for_each_possible_cpu(i) {
8323                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8324                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8325                 if (!cfs_rq)
8326                         goto err;
8327
8328                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8329                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8330                 if (!se)
8331                         goto err_free_rq;
8332
8333                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8334                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8335                 init_entity_runnable_average(se);
8336         }
8337
8338         return 1;
8339
8340 err_free_rq:
8341         kfree(cfs_rq);
8342 err:
8343         return 0;
8344 }
8345
8346 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8347 {
8348         unsigned long flags;
8349         struct rq *rq;
8350         int cpu;
8351
8352         for_each_possible_cpu(cpu) {
8353                 if (tg->se[cpu])
8354                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8355
8356                 /*
8357                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8358                  * check on_list without danger of it being re-added.
8359                  */
8360                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8361                         continue;
8362
8363                 rq = cpu_rq(cpu);
8364
8365                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8366                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8367                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8368         }
8369 }
8370
8371 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8372                         struct sched_entity *se, int cpu,
8373                         struct sched_entity *parent)
8374 {
8375         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8376
8377         cfs_rq->tg = tg;
8378         cfs_rq->rq = rq;
8379         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8380
8381         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8382         tg->se[cpu] = se;
8383
8384         /* se could be NULL for root_task_group */
8385         if (!se)
8386                 return;
8387
8388         if (!parent) {
8389                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8390                 se->depth = 0;
8391         } else {
8392                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8393                 se->depth = parent->depth + 1;
8394         }
8395
8396         se->my_q = cfs_rq;
8397         /* guarantee group entities always have weight */
8398         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8399         se->parent = parent;
8400 }
8401
8402 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8403
8404 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8405 {
8406         int i;
8407         unsigned long flags;
8408
8409         /*
8410          * We can't change the weight of the root cgroup.
8411          */
8412         if (!tg->se[0])
8413                 return -EINVAL;
8414
8415         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8416
8417         mutex_lock(&shares_mutex);
8418         if (tg->shares == shares)
8419                 goto done;
8420
8421         tg->shares = shares;
8422         for_each_possible_cpu(i) {
8423                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8424                 struct sched_entity *se;
8425
8426                 se = tg->se[i];
8427                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8428                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8429
8430                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8431                 update_rq_clock(rq);
8432                 for_each_sched_entity(se)
8433                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8434                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8435         }
8436
8437 done:
8438         mutex_unlock(&shares_mutex);
8439         return 0;
8440 }
8441 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8442
8443 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8444
8445 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8446 {
8447         return 1;
8448 }
8449
8450 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8451
8452 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8453
8454
8455 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8456 {
8457         struct sched_entity *se = &task->se;
8458         unsigned int rr_interval = 0;
8459
8460         /*
8461          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8462          * idle runqueue:
8463          */
8464         if (rq->cfs.load.weight)
8465                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8466
8467         return rr_interval;
8468 }
8469
8470 /*
8471  * All the scheduling class methods:
8472  */
8473 const struct sched_class fair_sched_class = {
8474         .next                   = &idle_sched_class,
8475         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8476         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8477         .yield_task             = yield_task_fair,
8478         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8479
8480         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8481
8482         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8483         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8484
8485 #ifdef CONFIG_SMP
8486         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8487         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8488
8489         .rq_online              = rq_online_fair,
8490         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8491
8492         .task_waking            = task_waking_fair,
8493         .task_dead              = task_dead_fair,
8494         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8495 #endif
8496
8497         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8498         .task_tick              = task_tick_fair,
8499         .task_fork              = task_fork_fair,
8500
8501         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8502         .switched_from          = switched_from_fair,
8503         .switched_to            = switched_to_fair,
8504
8505         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8506
8507         .update_curr            = update_curr_fair,
8508
8509 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8510         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8511 #endif
8512 };
8513
8514 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8515 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8516 {
8517         struct cfs_rq *cfs_rq;
8518
8519         rcu_read_lock();
8520         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8521                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8522         rcu_read_unlock();
8523 }
8524
8525 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8526 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8527 {
8528         int node;
8529         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8530
8531         for_each_online_node(node) {
8532                 if (p->numa_faults) {
8533                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8534                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8535                 }
8536                 if (p->numa_group) {
8537                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8538                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8539                 }
8540                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8541         }
8542 }
8543 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8544 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8545
8546 __init void init_sched_fair_class(void)
8547 {
8548 #ifdef CONFIG_SMP
8549         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8550
8551 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8552         nohz.next_balance = jiffies;
8553         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8554         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8555 #endif
8556 #endif /* SMP */
8557
8558 }