]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
76f67b3e34d6d3f80264e309954ef59083829f45
[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/mm.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25
26 #include <linux/latencytop.h>
27 #include <linux/cpumask.h>
28 #include <linux/cpuidle.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/profile.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/mempolicy.h>
33 #include <linux/migrate.h>
34 #include <linux/task_work.h>
35
36 #include <trace/events/sched.h>
37
38 #include "sched.h"
39
40 /*
41  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  *
51  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
55
56 /*
57  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
58  *
59  * Options are:
60  *
61  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
62  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
64  *
65  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
66  */
67 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
68
69 /*
70  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
71  *
72  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
73  */
74 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
75 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
76
77 /*
78  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
79  */
80 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
81
82 /*
83  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
84  * parent will (try to) run first.
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
87
88 /*
89  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
90  *
91  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
92  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
93  * have immediate wakeup/sleep latencies.
94  *
95  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
96  */
97 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
98 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
99
100 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110 #endif
111
112 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
113 /*
114  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
115  * each time a cfs_rq requests quota.
116  *
117  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
118  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
119  * we will always only issue the remaining available time.
120  *
121  * (default: 5 msec, units: microseconds)
122  */
123 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
124 #endif
125
126 /*
127  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
128  * util * margin < capacity * 1024
129  *
130  * (default: ~20%)
131  */
132 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         /* hint to use a 32x32->64 mul */
246         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
247
248         while (fact >> 32) {
249                 fact >>= 1;
250                 shift--;
251         }
252
253         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
254 }
255
256
257 const struct sched_class fair_sched_class;
258
259 /**************************************************************
260  * CFS operations on generic schedulable entities:
261  */
262
263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
264
265 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
266 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
267 {
268         return cfs_rq->rq;
269 }
270
271 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
272 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
273
274 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
277         return container_of(se, struct task_struct, se);
278 }
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
285 {
286         return p->se.cfs_rq;
287 }
288
289 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
290 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
291 {
292         return se->cfs_rq;
293 }
294
295 /* runqueue "owned" by this group */
296 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
297 {
298         return grp->my_q;
299 }
300
301 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         if (!cfs_rq->on_list) {
304                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
305                 int cpu = cpu_of(rq);
306                 /*
307                  * Ensure we either appear before our parent (if already
308                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
309                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
310                  * reduces this to two cases and a special case for the root
311                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
312                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
313                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
314                  */
315                 if (cfs_rq->tg->parent &&
316                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
317                         /*
318                          * If parent is already on the list, we add the child
319                          * just before. Thanks to circular linked property of
320                          * the list, this means to put the child at the tail
321                          * of the list that starts by parent.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
325                         /*
326                          * The branch is now connected to its tree so we can
327                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
328                          * list.
329                          */
330                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
331                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
332                         /*
333                          * cfs rq without parent should be put
334                          * at the tail of the list.
335                          */
336                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
337                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
338                         /*
339                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
340                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
341                          */
342                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
343                 } else {
344                         /*
345                          * The parent has not already been added so we want to
346                          * make sure that it will be put after us.
347                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
348                          * where we will add parent.
349                          */
350                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
351                                 rq->tmp_alone_branch);
352                         /*
353                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
354                          * of the branch
355                          */
356                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
357                 }
358
359                 cfs_rq->on_list = 1;
360         }
361 }
362
363 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
364 {
365         if (cfs_rq->on_list) {
366                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
367                 cfs_rq->on_list = 0;
368         }
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
373         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
374
375 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
376 static inline struct cfs_rq *
377 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
378 {
379         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
380                 return se->cfs_rq;
381
382         return NULL;
383 }
384
385 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
386 {
387         return se->parent;
388 }
389
390 static void
391 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
392 {
393         int se_depth, pse_depth;
394
395         /*
396          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
397          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
398          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
399          * parent.
400          */
401
402         /* First walk up until both entities are at same depth */
403         se_depth = (*se)->depth;
404         pse_depth = (*pse)->depth;
405
406         while (se_depth > pse_depth) {
407                 se_depth--;
408                 *se = parent_entity(*se);
409         }
410
411         while (pse_depth > se_depth) {
412                 pse_depth--;
413                 *pse = parent_entity(*pse);
414         }
415
416         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
417                 *se = parent_entity(*se);
418                 *pse = parent_entity(*pse);
419         }
420 }
421
422 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
423
424 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
425 {
426         return container_of(se, struct task_struct, se);
427 }
428
429 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
430 {
431         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
432 }
433
434 #define entity_is_task(se)      1
435
436 #define for_each_sched_entity(se) \
437                 for (; se; se = NULL)
438
439 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
440 {
441         return &task_rq(p)->cfs;
442 }
443
444 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
445 {
446         struct task_struct *p = task_of(se);
447         struct rq *rq = task_rq(p);
448
449         return &rq->cfs;
450 }
451
452 /* runqueue "owned" by this group */
453 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
454 {
455         return NULL;
456 }
457
458 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460 }
461
462 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464 }
465
466 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
467                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
468
469 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
470 {
471         return NULL;
472 }
473
474 static inline void
475 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
476 {
477 }
478
479 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
480
481 static __always_inline
482 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
483
484 /**************************************************************
485  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
486  */
487
488 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
489 {
490         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
491         if (delta > 0)
492                 max_vruntime = vruntime;
493
494         return max_vruntime;
495 }
496
497 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
498 {
499         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
500         if (delta < 0)
501                 min_vruntime = vruntime;
502
503         return min_vruntime;
504 }
505
506 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
507                                 struct sched_entity *b)
508 {
509         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
510 }
511
512 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
513 {
514         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
515
516         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
517
518         if (curr) {
519                 if (curr->on_rq)
520                         vruntime = curr->vruntime;
521                 else
522                         curr = NULL;
523         }
524
525         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
526                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
527                                                    struct sched_entity,
528                                                    run_node);
529
530                 if (!curr)
531                         vruntime = se->vruntime;
532                 else
533                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
534         }
535
536         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
537         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
538 #ifndef CONFIG_64BIT
539         smp_wmb();
540         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
541 #endif
542 }
543
544 /*
545  * Enqueue an entity into the rb-tree:
546  */
547 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
548 {
549         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
550         struct rb_node *parent = NULL;
551         struct sched_entity *entry;
552         int leftmost = 1;
553
554         /*
555          * Find the right place in the rbtree:
556          */
557         while (*link) {
558                 parent = *link;
559                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
560                 /*
561                  * We dont care about collisions. Nodes with
562                  * the same key stay together.
563                  */
564                 if (entity_before(se, entry)) {
565                         link = &parent->rb_left;
566                 } else {
567                         link = &parent->rb_right;
568                         leftmost = 0;
569                 }
570         }
571
572         /*
573          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
574          * used):
575          */
576         if (leftmost)
577                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
578
579         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
580         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
581 }
582
583 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
584 {
585         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
586                 struct rb_node *next_node;
587
588                 next_node = rb_next(&se->run_node);
589                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
590         }
591
592         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
593 }
594
595 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
596 {
597         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
598
599         if (!left)
600                 return NULL;
601
602         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
603 }
604
605 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
606 {
607         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
608
609         if (!next)
610                 return NULL;
611
612         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
613 }
614
615 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
616 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
617 {
618         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
619
620         if (!last)
621                 return NULL;
622
623         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
624 }
625
626 /**************************************************************
627  * Scheduling class statistics methods:
628  */
629
630 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
631                 void __user *buffer, size_t *lenp,
632                 loff_t *ppos)
633 {
634         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
635         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
636
637         if (ret || !write)
638                 return ret;
639
640         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
641                                         sysctl_sched_min_granularity);
642
643 #define WRT_SYSCTL(name) \
644         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
645         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
646         WRT_SYSCTL(sched_latency);
647         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
648 #undef WRT_SYSCTL
649
650         return 0;
651 }
652 #endif
653
654 /*
655  * delta /= w
656  */
657 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
658 {
659         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
660                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
661
662         return delta;
663 }
664
665 /*
666  * The idea is to set a period in which each task runs once.
667  *
668  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
669  * this period because otherwise the slices get too small.
670  *
671  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
672  */
673 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
674 {
675         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
676                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
677         else
678                 return sysctl_sched_latency;
679 }
680
681 /*
682  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
683  * proportional to the weight.
684  *
685  * s = p*P[w/rw]
686  */
687 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
688 {
689         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
690
691         for_each_sched_entity(se) {
692                 struct load_weight *load;
693                 struct load_weight lw;
694
695                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
696                 load = &cfs_rq->load;
697
698                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
699                         lw = cfs_rq->load;
700
701                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
702                         load = &lw;
703                 }
704                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
705         }
706         return slice;
707 }
708
709 /*
710  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
711  *
712  * vs = s/w
713  */
714 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
715 {
716         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
717 }
718
719 #ifdef CONFIG_SMP
720 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
721 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
722
723 /*
724  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
725  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
726  * dependent on this value.
727  */
728 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
729 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
730 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
731
732 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
733 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
734 {
735         struct sched_avg *sa = &se->avg;
736
737         sa->last_update_time = 0;
738         /*
739          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
740          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
741          * will definitely be update (after enqueue).
742          */
743         sa->period_contrib = 1023;
744         /*
745          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
746          * they get a chance to stabilize to their real load level.
747          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
748          * nothing has been attached to the task group yet.
749          */
750         if (entity_is_task(se))
751                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
752         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
753         /*
754          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
755          */
756         sa->util_avg = 0;
757         sa->util_sum = 0;
758         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
759 }
760
761 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
762 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
763
764 /*
765  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
766  * based on the cfs_rq's current util_avg:
767  *
768  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
769  *
770  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
771  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
772  * as when the series is a harmonic series.
773  *
774  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
775  * only 1/2 of the left utilization budget:
776  *
777  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
778  *
779  * where n denotes the nth task.
780  *
781  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
782  *
783  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
784  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
785  *
786  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
787  * if util_avg > util_avg_cap.
788  */
789 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
790 {
791         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
792         struct sched_avg *sa = &se->avg;
793         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
794
795         if (cap > 0) {
796                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
797                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
798                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
799
800                         if (sa->util_avg > cap)
801                                 sa->util_avg = cap;
802                 } else {
803                         sa->util_avg = cap;
804                 }
805                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
806         }
807
808         if (entity_is_task(se)) {
809                 struct task_struct *p = task_of(se);
810                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
811                         /*
812                          * For !fair tasks do:
813                          *
814                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
815                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
816                         switched_from_fair(rq, p);
817                          *
818                          * such that the next switched_to_fair() has the
819                          * expected state.
820                          */
821                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
822                         return;
823                 }
824         }
825
826         attach_entity_cfs_rq(se);
827 }
828
829 #else /* !CONFIG_SMP */
830 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
834 {
835 }
836 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
837 {
838 }
839 #endif /* CONFIG_SMP */
840
841 /*
842  * Update the current task's runtime statistics.
843  */
844 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
845 {
846         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
847         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
848         u64 delta_exec;
849
850         if (unlikely(!curr))
851                 return;
852
853         delta_exec = now - curr->exec_start;
854         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
855                 return;
856
857         curr->exec_start = now;
858
859         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
860                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
861
862         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
863         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
864
865         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
866         update_min_vruntime(cfs_rq);
867
868         if (entity_is_task(curr)) {
869                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
870
871                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
872                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
873                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
874         }
875
876         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
877 }
878
879 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
880 {
881         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
882 }
883
884 static inline void
885 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
886 {
887         u64 wait_start, prev_wait_start;
888
889         if (!schedstat_enabled())
890                 return;
891
892         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
893         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
894
895         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
896             likely(wait_start > prev_wait_start))
897                 wait_start -= prev_wait_start;
898
899         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
900 }
901
902 static inline void
903 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
904 {
905         struct task_struct *p;
906         u64 delta;
907
908         if (!schedstat_enabled())
909                 return;
910
911         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
912
913         if (entity_is_task(se)) {
914                 p = task_of(se);
915                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
916                         /*
917                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
918                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
919                          * prior to migration.
920                          */
921                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
922                         return;
923                 }
924                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
925         }
926
927         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
928                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
929         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
930         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
931         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
932 }
933
934 static inline void
935 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
936 {
937         struct task_struct *tsk = NULL;
938         u64 sleep_start, block_start;
939
940         if (!schedstat_enabled())
941                 return;
942
943         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
944         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
945
946         if (entity_is_task(se))
947                 tsk = task_of(se);
948
949         if (sleep_start) {
950                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
951
952                 if ((s64)delta < 0)
953                         delta = 0;
954
955                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
956                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
957
958                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
959                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
960
961                 if (tsk) {
962                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
963                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
964                 }
965         }
966         if (block_start) {
967                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
968
969                 if ((s64)delta < 0)
970                         delta = 0;
971
972                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
973                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
974
975                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
976                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
977
978                 if (tsk) {
979                         if (tsk->in_iowait) {
980                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
981                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
982                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
983                         }
984
985                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
986
987                         /*
988                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
989                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
990                          * amount of time that the task spent sleeping:
991                          */
992                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
993                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
994                                                 (void *)get_wchan(tsk),
995                                                 delta >> 20);
996                         }
997                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
998                 }
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Task is being enqueued - update stats:
1004  */
1005 static inline void
1006 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1007 {
1008         if (!schedstat_enabled())
1009                 return;
1010
1011         /*
1012          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1013          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1014          */
1015         if (se != cfs_rq->curr)
1016                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1017
1018         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1019                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1020 }
1021
1022 static inline void
1023 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1024 {
1025
1026         if (!schedstat_enabled())
1027                 return;
1028
1029         /*
1030          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1031          * waiting task:
1032          */
1033         if (se != cfs_rq->curr)
1034                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1035
1036         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1037                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1038
1039                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1040                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1041                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1042                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1043                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1044                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1045         }
1046 }
1047
1048 /*
1049  * We are picking a new current task - update its stats:
1050  */
1051 static inline void
1052 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1053 {
1054         /*
1055          * We are starting a new run period:
1056          */
1057         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1058 }
1059
1060 /**************************************************
1061  * Scheduling class queueing methods:
1062  */
1063
1064 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1065 /*
1066  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1067  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1068  * numa_balancing_scan_size.
1069  */
1070 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1071 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1072
1073 /* Portion of address space to scan in MB */
1074 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1075
1076 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1077 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1078
1079 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1080 {
1081         unsigned long rss = 0;
1082         unsigned long nr_scan_pages;
1083
1084         /*
1085          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1086          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1087          * on resident pages
1088          */
1089         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1090         rss = get_mm_rss(p->mm);
1091         if (!rss)
1092                 rss = nr_scan_pages;
1093
1094         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1095         return rss / nr_scan_pages;
1096 }
1097
1098 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1099 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1100
1101 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1102 {
1103         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1104         unsigned int scan, floor;
1105         unsigned int windows = 1;
1106
1107         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1108                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1109         floor = 1000 / windows;
1110
1111         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1112         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1113 }
1114
1115 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1116 {
1117         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1118         unsigned int smax;
1119
1120         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1121         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1122         return max(smin, smax);
1123 }
1124
1125 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1126 {
1127         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1128         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1129 }
1130
1131 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1132 {
1133         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1134         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1135 }
1136
1137 struct numa_group {
1138         atomic_t refcount;
1139
1140         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1141         int nr_tasks;
1142         pid_t gid;
1143         int active_nodes;
1144
1145         struct rcu_head rcu;
1146         unsigned long total_faults;
1147         unsigned long max_faults_cpu;
1148         /*
1149          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1150          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1151          * more by CPU use than by memory faults.
1152          */
1153         unsigned long *faults_cpu;
1154         unsigned long faults[0];
1155 };
1156
1157 /* Shared or private faults. */
1158 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1159
1160 /* Memory and CPU locality */
1161 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1162
1163 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1164 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1165
1166 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1167 {
1168         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1169 }
1170
1171 /*
1172  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1173  * occupy the first half of the array. The second half of the
1174  * array is for current counters, which are averaged into the
1175  * first set by task_numa_placement.
1176  */
1177 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1178 {
1179         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1180 }
1181
1182 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1183 {
1184         if (!p->numa_faults)
1185                 return 0;
1186
1187         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1188                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1189 }
1190
1191 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1192 {
1193         if (!p->numa_group)
1194                 return 0;
1195
1196         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1197                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1198 }
1199
1200 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1201 {
1202         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1203                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1204 }
1205
1206 /*
1207  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1208  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1209  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1210  */
1211 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1212
1213 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1214 {
1215         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1216 }
1217
1218 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1219 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1220                                         int maxdist, bool task)
1221 {
1222         unsigned long score = 0;
1223         int node;
1224
1225         /*
1226          * All nodes are directly connected, and the same distance
1227          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1228          */
1229         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1230                 return 0;
1231
1232         /*
1233          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1234          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1235          */
1236         for_each_online_node(node) {
1237                 unsigned long faults;
1238                 int dist = node_distance(nid, node);
1239
1240                 /*
1241                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1242                  * for placement; nid was already counted.
1243                  */
1244                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1245                         continue;
1246
1247                 /*
1248                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1249                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1250                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1251                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1252                  * of each group. Skip other nodes.
1253                  */
1254                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1255                                         dist > maxdist)
1256                         continue;
1257
1258                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1259                 if (task)
1260                         faults = task_faults(p, node);
1261                 else
1262                         faults = group_faults(p, node);
1263
1264                 /*
1265                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1266                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1267                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1268                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1269                  * The further away a node is, the less the faults count.
1270                  * This seems to result in good task placement.
1271                  */
1272                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1273                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1274                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1275                 }
1276
1277                 score += faults;
1278         }
1279
1280         return score;
1281 }
1282
1283 /*
1284  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1285  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1286  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1287  * evenly spread out between numa nodes.
1288  */
1289 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1290                                         int dist)
1291 {
1292         unsigned long faults, total_faults;
1293
1294         if (!p->numa_faults)
1295                 return 0;
1296
1297         total_faults = p->total_numa_faults;
1298
1299         if (!total_faults)
1300                 return 0;
1301
1302         faults = task_faults(p, nid);
1303         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1304
1305         return 1000 * faults / total_faults;
1306 }
1307
1308 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1309                                          int dist)
1310 {
1311         unsigned long faults, total_faults;
1312
1313         if (!p->numa_group)
1314                 return 0;
1315
1316         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1317
1318         if (!total_faults)
1319                 return 0;
1320
1321         faults = group_faults(p, nid);
1322         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1323
1324         return 1000 * faults / total_faults;
1325 }
1326
1327 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1328                                 int src_nid, int dst_cpu)
1329 {
1330         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1331         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1332         int last_cpupid, this_cpupid;
1333
1334         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1335
1336         /*
1337          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1338          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1339          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1340          *
1341          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1342          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1343          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1344          *
1345          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1346          * same result twice in a row, given these samples are fully
1347          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1348          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1349          *
1350          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1351          * act on an unlikely task<->page relation.
1352          */
1353         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1354         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1355                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1356                 return false;
1357
1358         /* Always allow migrate on private faults */
1359         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1360                 return true;
1361
1362         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1363         if (!ng)
1364                 return true;
1365
1366         /*
1367          * Destination node is much more heavily used than the source
1368          * node? Allow migration.
1369          */
1370         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1371                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1372                 return true;
1373
1374         /*
1375          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1376          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1377          *
1378          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1379          * --------------- * - > ---------------
1380          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1381          */
1382         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1383                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1384 }
1385
1386 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1387 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1388 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1389 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1390 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1391
1392 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1393 struct numa_stats {
1394         unsigned long nr_running;
1395         unsigned long load;
1396
1397         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1398         unsigned long compute_capacity;
1399
1400         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1401         unsigned long task_capacity;
1402         int has_free_capacity;
1403 };
1404
1405 /*
1406  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1407  */
1408 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1409 {
1410         int smt, cpu, cpus = 0;
1411         unsigned long capacity;
1412
1413         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1414         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1415                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1416
1417                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1418                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1419                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1420
1421                 cpus++;
1422         }
1423
1424         /*
1425          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1426          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1427          * not find this node attractive.
1428          *
1429          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1430          * imbalance and bail there.
1431          */
1432         if (!cpus)
1433                 return;
1434
1435         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1436         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1437         capacity = cpus / smt; /* cores */
1438
1439         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1440                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1441         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1442 }
1443
1444 struct task_numa_env {
1445         struct task_struct *p;
1446
1447         int src_cpu, src_nid;
1448         int dst_cpu, dst_nid;
1449
1450         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1451
1452         int imbalance_pct;
1453         int dist;
1454
1455         struct task_struct *best_task;
1456         long best_imp;
1457         int best_cpu;
1458 };
1459
1460 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1461                              struct task_struct *p, long imp)
1462 {
1463         if (env->best_task)
1464                 put_task_struct(env->best_task);
1465         if (p)
1466                 get_task_struct(p);
1467
1468         env->best_task = p;
1469         env->best_imp = imp;
1470         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1471 }
1472
1473 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1474                                 struct task_numa_env *env)
1475 {
1476         long imb, old_imb;
1477         long orig_src_load, orig_dst_load;
1478         long src_capacity, dst_capacity;
1479
1480         /*
1481          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1482          *
1483          * src_load        dst_load
1484          * ------------ vs ---------
1485          * src_capacity    dst_capacity
1486          */
1487         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1488         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1489
1490         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1491         if (dst_load < src_load)
1492                 swap(dst_load, src_load);
1493
1494         /* Is the difference below the threshold? */
1495         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1496               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1497         if (imb <= 0)
1498                 return false;
1499
1500         /*
1501          * The imbalance is above the allowed threshold.
1502          * Compare it with the old imbalance.
1503          */
1504         orig_src_load = env->src_stats.load;
1505         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1506
1507         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1508                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1509
1510         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1511                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1512
1513         /* Would this change make things worse? */
1514         return (imb > old_imb);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1519  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1520  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1521  * be exchanged with the source task
1522  */
1523 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1524                               long taskimp, long groupimp)
1525 {
1526         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1527         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1528         struct task_struct *cur;
1529         long src_load, dst_load;
1530         long load;
1531         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1532         long moveimp = imp;
1533         int dist = env->dist;
1534
1535         rcu_read_lock();
1536         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1537         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1538                 cur = NULL;
1539
1540         /*
1541          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1542          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1543          */
1544         if (cur == env->p)
1545                 goto unlock;
1546
1547         /*
1548          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1549          * source and destination node. Calculate the total differential for
1550          * the source task and potential destination task. The more negative
1551          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1552          * be incurred if the tasks were swapped.
1553          */
1554         if (cur) {
1555                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1556                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1557                         goto unlock;
1558
1559                 /*
1560                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1561                  * in any group then look only at task weights.
1562                  */
1563                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1564                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1565                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1566                         /*
1567                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1568                          * tasks within a group over tiny differences.
1569                          */
1570                         if (cur->numa_group)
1571                                 imp -= imp/16;
1572                 } else {
1573                         /*
1574                          * Compare the group weights. If a task is all by
1575                          * itself (not part of a group), use the task weight
1576                          * instead.
1577                          */
1578                         if (cur->numa_group)
1579                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1580                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1581                         else
1582                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1583                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1584                 }
1585         }
1586
1587         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1588                 goto unlock;
1589
1590         if (!cur) {
1591                 /* Is there capacity at our destination? */
1592                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1593                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1594                         goto unlock;
1595
1596                 goto balance;
1597         }
1598
1599         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1600         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1601                         dst_rq->nr_running == 1)
1602                 goto assign;
1603
1604         /*
1605          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1606          */
1607 balance:
1608         load = task_h_load(env->p);
1609         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1610         src_load = env->src_stats.load - load;
1611
1612         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1613                 /*
1614                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1615                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1616                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1617                  * so an actually idle CPU will win.
1618                  */
1619                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1620                         imp = moveimp - 1;
1621                         cur = NULL;
1622                         goto assign;
1623                 }
1624         }
1625
1626         if (imp <= env->best_imp)
1627                 goto unlock;
1628
1629         if (cur) {
1630                 load = task_h_load(cur);
1631                 dst_load -= load;
1632                 src_load += load;
1633         }
1634
1635         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1636                 goto unlock;
1637
1638         /*
1639          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1640          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1641          */
1642         if (!cur) {
1643                 /*
1644                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1645                  * can be used from IRQ context.
1646                  */
1647                 local_irq_disable();
1648                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1649                                                    env->dst_cpu);
1650                 local_irq_enable();
1651         }
1652
1653 assign:
1654         task_numa_assign(env, cur, imp);
1655 unlock:
1656         rcu_read_unlock();
1657 }
1658
1659 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1660                                 long taskimp, long groupimp)
1661 {
1662         int cpu;
1663
1664         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1665                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1666                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1667                         continue;
1668
1669                 env->dst_cpu = cpu;
1670                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1671         }
1672 }
1673
1674 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1675 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1676 {
1677         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1678         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1679
1680         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1681                 return false;
1682
1683         /*
1684          * Only consider a task move if the source has a higher load
1685          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1686          *
1687          *      src->load                dst->load
1688          * --------------------- vs ---------------------
1689          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1690          */
1691         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1692
1693             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1694                 return true;
1695
1696         return false;
1697 }
1698
1699 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1700 {
1701         struct task_numa_env env = {
1702                 .p = p,
1703
1704                 .src_cpu = task_cpu(p),
1705                 .src_nid = task_node(p),
1706
1707                 .imbalance_pct = 112,
1708
1709                 .best_task = NULL,
1710                 .best_imp = 0,
1711                 .best_cpu = -1,
1712         };
1713         struct sched_domain *sd;
1714         unsigned long taskweight, groupweight;
1715         int nid, ret, dist;
1716         long taskimp, groupimp;
1717
1718         /*
1719          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1720          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1721          *
1722          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1723          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1724          * to satisfy here.
1725          */
1726         rcu_read_lock();
1727         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1728         if (sd)
1729                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1730         rcu_read_unlock();
1731
1732         /*
1733          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1734          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1735          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1736          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1737          */
1738         if (unlikely(!sd)) {
1739                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1740                 return -EINVAL;
1741         }
1742
1743         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1744         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1745         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1746         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1747         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1748         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1749         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1750         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1751
1752         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1753         if (numa_has_capacity(&env))
1754                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1755
1756         /*
1757          * Look at other nodes in these cases:
1758          * - there is no space available on the preferred_nid
1759          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1760          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1761          *   we need to check other locations.
1762          */
1763         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1764                 for_each_online_node(nid) {
1765                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1766                                 continue;
1767
1768                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1769                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1770                                                 dist != env.dist) {
1771                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1772                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1773                         }
1774
1775                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1776                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1777                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1778                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1779                                 continue;
1780
1781                         env.dist = dist;
1782                         env.dst_nid = nid;
1783                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1784                         if (numa_has_capacity(&env))
1785                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1786                 }
1787         }
1788
1789         /*
1790          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1791          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1792          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1793          * settle down.
1794          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1795          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1796          */
1797         if (p->numa_group) {
1798                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1799
1800                 if (env.best_cpu == -1)
1801                         nid = env.src_nid;
1802                 else
1803                         nid = env.dst_nid;
1804
1805                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1806                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1807         }
1808
1809         /* No better CPU than the current one was found. */
1810         if (env.best_cpu == -1)
1811                 return -EAGAIN;
1812
1813         /*
1814          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1815          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1816          */
1817         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1818
1819         if (env.best_task == NULL) {
1820                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1821                 if (ret != 0)
1822                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1823                 return ret;
1824         }
1825
1826         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1827         if (ret != 0)
1828                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1829         put_task_struct(env.best_task);
1830         return ret;
1831 }
1832
1833 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1834 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1835 {
1836         unsigned long interval = HZ;
1837
1838         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1839         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1840                 return;
1841
1842         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1843         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1844         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1845
1846         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1847         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1848                 return;
1849
1850         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1851         task_numa_migrate(p);
1852 }
1853
1854 /*
1855  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1856  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1857  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1858  * located.
1859  */
1860 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1861 {
1862         unsigned long faults, max_faults = 0;
1863         int nid, active_nodes = 0;
1864
1865         for_each_online_node(nid) {
1866                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1867                 if (faults > max_faults)
1868                         max_faults = faults;
1869         }
1870
1871         for_each_online_node(nid) {
1872                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1873                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1874                         active_nodes++;
1875         }
1876
1877         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1878         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1879 }
1880
1881 /*
1882  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1883  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1884  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1885  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1886  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1887  */
1888 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1889 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1890
1891 /*
1892  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1893  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1894  * the page accesses are shared with other processes.
1895  * Otherwise, decrease the scan period.
1896  */
1897 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1898                         unsigned long shared, unsigned long private)
1899 {
1900         unsigned int period_slot;
1901         int ratio;
1902         int diff;
1903
1904         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1905         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1906
1907         /*
1908          * If there were no record hinting faults then either the task is
1909          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1910          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1911          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1912          * node is overloaded. In either case, scan slower
1913          */
1914         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1915                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1916                         p->numa_scan_period << 1);
1917
1918                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1919                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1920
1921                 return;
1922         }
1923
1924         /*
1925          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1926          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1927          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1928          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1929          */
1930         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1931         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1932         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1933                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1934                 if (!slot)
1935                         slot = 1;
1936                 diff = slot * period_slot;
1937         } else {
1938                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1939
1940                 /*
1941                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1942                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1943                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1944                  * speaking the intent is that there is little point
1945                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1946                  * simply bounce migrations uselessly
1947                  */
1948                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1949                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1950         }
1951
1952         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1953                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1954         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1959  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1960  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1961  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1962  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1963  */
1964 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1965 {
1966         u64 runtime, delta, now;
1967         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1968         now = p->se.exec_start;
1969         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1970
1971         if (p->last_task_numa_placement) {
1972                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1973                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1974         } else {
1975                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1976                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1977         }
1978
1979         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1980         p->last_task_numa_placement = now;
1981
1982         return delta;
1983 }
1984
1985 /*
1986  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1987  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1988  * otherwise workloads might not converge.
1989  */
1990 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1991 {
1992         nodemask_t nodes;
1993         int dist;
1994
1995         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1996         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1997                 return nid;
1998
1999         /*
2000          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2001          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2002          * both the node itself, and on nearby nodes.
2003          */
2004         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2005                 unsigned long score, max_score = 0;
2006                 int node, max_node = nid;
2007
2008                 dist = sched_max_numa_distance;
2009
2010                 for_each_online_node(node) {
2011                         score = group_weight(p, node, dist);
2012                         if (score > max_score) {
2013                                 max_score = score;
2014                                 max_node = node;
2015                         }
2016                 }
2017                 return max_node;
2018         }
2019
2020         /*
2021          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2022          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2023          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2024          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2025          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2026          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2027          * keep the complexity of the search down.
2028          */
2029         nodes = node_online_map;
2030         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2031                 unsigned long max_faults = 0;
2032                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2033                 int a, b;
2034
2035                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2036                 if (!find_numa_distance(dist))
2037                         continue;
2038
2039                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2040                         unsigned long faults = 0;
2041                         nodemask_t this_group;
2042                         nodes_clear(this_group);
2043
2044                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2045                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2046                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2047                                         faults += group_faults(p, b);
2048                                         node_set(b, this_group);
2049                                         node_clear(b, nodes);
2050                                 }
2051                         }
2052
2053                         /* Remember the top group. */
2054                         if (faults > max_faults) {
2055                                 max_faults = faults;
2056                                 max_group = this_group;
2057                                 /*
2058                                  * subtle: at the smallest distance there is
2059                                  * just one node left in each "group", the
2060                                  * winner is the preferred nid.
2061                                  */
2062                                 nid = a;
2063                         }
2064                 }
2065                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2066                 if (!max_faults)
2067                         break;
2068                 nodes = max_group;
2069         }
2070         return nid;
2071 }
2072
2073 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2074 {
2075         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2076         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2077         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2078         unsigned long total_faults;
2079         u64 runtime, period;
2080         spinlock_t *group_lock = NULL;
2081
2082         /*
2083          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2084          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2085          * that the field is read in a single access:
2086          */
2087         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2088         if (p->numa_scan_seq == seq)
2089                 return;
2090         p->numa_scan_seq = seq;
2091         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2092
2093         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2094                        p->numa_faults_locality[1];
2095         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2096
2097         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2098         if (p->numa_group) {
2099                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2100                 spin_lock_irq(group_lock);
2101         }
2102
2103         /* Find the node with the highest number of faults */
2104         for_each_online_node(nid) {
2105                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2106                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2107                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2108                 int priv;
2109
2110                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2111                         long diff, f_diff, f_weight;
2112
2113                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2114                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2115                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2116                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2117
2118                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2119                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2120                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2121                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2122
2123                         /*
2124                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2125                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2126                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2127                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2128                          * faults are less important.
2129                          */
2130                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2131                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2132                                    (total_faults + 1);
2133                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2134                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2135
2136                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2137                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2138                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2139                         p->total_numa_faults += diff;
2140                         if (p->numa_group) {
2141                                 /*
2142                                  * safe because we can only change our own group
2143                                  *
2144                                  * mem_idx represents the offset for a given
2145                                  * nid and priv in a specific region because it
2146                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2147                                  */
2148                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2149                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2150                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2151                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2152                         }
2153                 }
2154
2155                 if (faults > max_faults) {
2156                         max_faults = faults;
2157                         max_nid = nid;
2158                 }
2159
2160                 if (group_faults > max_group_faults) {
2161                         max_group_faults = group_faults;
2162                         max_group_nid = nid;
2163                 }
2164         }
2165
2166         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2167
2168         if (p->numa_group) {
2169                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2170                 spin_unlock_irq(group_lock);
2171                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2172         }
2173
2174         if (max_faults) {
2175                 /* Set the new preferred node */
2176                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2177                         sched_setnuma(p, max_nid);
2178
2179                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2180                         numa_migrate_preferred(p);
2181         }
2182 }
2183
2184 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2185 {
2186         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2187 }
2188
2189 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2190 {
2191         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2192                 kfree_rcu(grp, rcu);
2193 }
2194
2195 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2196                         int *priv)
2197 {
2198         struct numa_group *grp, *my_grp;
2199         struct task_struct *tsk;
2200         bool join = false;
2201         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2202         int i;
2203
2204         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2205                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2206                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2207
2208                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2209                 if (!grp)
2210                         return;
2211
2212                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2213                 grp->active_nodes = 1;
2214                 grp->max_faults_cpu = 0;
2215                 spin_lock_init(&grp->lock);
2216                 grp->gid = p->pid;
2217                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2218                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2219                                                 nr_node_ids;
2220
2221                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2222                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2223
2224                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2225
2226                 grp->nr_tasks++;
2227                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2228         }
2229
2230         rcu_read_lock();
2231         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2232
2233         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2234                 goto no_join;
2235
2236         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2237         if (!grp)
2238                 goto no_join;
2239
2240         my_grp = p->numa_group;
2241         if (grp == my_grp)
2242                 goto no_join;
2243
2244         /*
2245          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2246          * the other task will join us.
2247          */
2248         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2249                 goto no_join;
2250
2251         /*
2252          * Tie-break on the grp address.
2253          */
2254         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2255                 goto no_join;
2256
2257         /* Always join threads in the same process. */
2258         if (tsk->mm == current->mm)
2259                 join = true;
2260
2261         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2262         if (flags & TNF_SHARED)
2263                 join = true;
2264
2265         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2266         *priv = !join;
2267
2268         if (join && !get_numa_group(grp))
2269                 goto no_join;
2270
2271         rcu_read_unlock();
2272
2273         if (!join)
2274                 return;
2275
2276         BUG_ON(irqs_disabled());
2277         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2278
2279         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2280                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2281                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2282         }
2283         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2284         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2285
2286         my_grp->nr_tasks--;
2287         grp->nr_tasks++;
2288
2289         spin_unlock(&my_grp->lock);
2290         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2291
2292         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2293
2294         put_numa_group(my_grp);
2295         return;
2296
2297 no_join:
2298         rcu_read_unlock();
2299         return;
2300 }
2301
2302 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2303 {
2304         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2305         void *numa_faults = p->numa_faults;
2306         unsigned long flags;
2307         int i;
2308
2309         if (grp) {
2310                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2311                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2312                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2313                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2314
2315                 grp->nr_tasks--;
2316                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2317                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2318                 put_numa_group(grp);
2319         }
2320
2321         p->numa_faults = NULL;
2322         kfree(numa_faults);
2323 }
2324
2325 /*
2326  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2327  */
2328 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2329 {
2330         struct task_struct *p = current;
2331         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2332         int cpu_node = task_node(current);
2333         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2334         struct numa_group *ng;
2335         int priv;
2336
2337         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2338                 return;
2339
2340         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2341         if (!p->mm)
2342                 return;
2343
2344         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2345         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2346                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2347                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2348
2349                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2350                 if (!p->numa_faults)
2351                         return;
2352
2353                 p->total_numa_faults = 0;
2354                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2355         }
2356
2357         /*
2358          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2359          * to be private if the accessing pid has not changed
2360          */
2361         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2362                 priv = 1;
2363         } else {
2364                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2365                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2366                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2367         }
2368
2369         /*
2370          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2371          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2372          * actively using should be counted as local. This allows the
2373          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2374          */
2375         ng = p->numa_group;
2376         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2377                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2378                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2379                 local = 1;
2380
2381         task_numa_placement(p);
2382
2383         /*
2384          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2385          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2386          */
2387         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2388                 numa_migrate_preferred(p);
2389
2390         if (migrated)
2391                 p->numa_pages_migrated += pages;
2392         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2393                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2394
2395         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2396         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2397         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2398 }
2399
2400 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2401 {
2402         /*
2403          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2404          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2405          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2406          * much of an issue though, since this is just used for
2407          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2408          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2409          */
2410         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2411         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2412 }
2413
2414 /*
2415  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2416  * Triggered from task_tick_numa().
2417  */
2418 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2419 {
2420         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2421         struct task_struct *p = current;
2422         struct mm_struct *mm = p->mm;
2423         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2424         struct vm_area_struct *vma;
2425         unsigned long start, end;
2426         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2427         long pages, virtpages;
2428
2429         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2430
2431         work->next = work; /* protect against double add */
2432         /*
2433          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2434          *
2435          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2436          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2437          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2438          * work.
2439          */
2440         if (p->flags & PF_EXITING)
2441                 return;
2442
2443         if (!mm->numa_next_scan) {
2444                 mm->numa_next_scan = now +
2445                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2446         }
2447
2448         /*
2449          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2450          */
2451         migrate = mm->numa_next_scan;
2452         if (time_before(now, migrate))
2453                 return;
2454
2455         if (p->numa_scan_period == 0) {
2456                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2457                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2458         }
2459
2460         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2461         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2462                 return;
2463
2464         /*
2465          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2466          * the next time around.
2467          */
2468         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2469
2470         start = mm->numa_scan_offset;
2471         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2472         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2473         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2474         if (!pages)
2475                 return;
2476
2477
2478         down_read(&mm->mmap_sem);
2479         vma = find_vma(mm, start);
2480         if (!vma) {
2481                 reset_ptenuma_scan(p);
2482                 start = 0;
2483                 vma = mm->mmap;
2484         }
2485         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2486                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2487                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2488                         continue;
2489                 }
2490
2491                 /*
2492                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2493                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2494                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2495                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2496                  */
2497                 if (!vma->vm_mm ||
2498                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2499                         continue;
2500
2501                 /*
2502                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2503                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2504                  */
2505                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2506                         continue;
2507
2508                 do {
2509                         start = max(start, vma->vm_start);
2510                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2511                         end = min(end, vma->vm_end);
2512                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2513
2514                         /*
2515                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2516                          * hpages that have at least one present PTE that
2517                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2518                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2519                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2520                          * areas faster.
2521                          */
2522                         if (nr_pte_updates)
2523                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2524                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2525
2526                         start = end;
2527                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2528                                 goto out;
2529
2530                         cond_resched();
2531                 } while (end != vma->vm_end);
2532         }
2533
2534 out:
2535         /*
2536          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2537          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2538          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2539          * scanner to the start so check it now.
2540          */
2541         if (vma)
2542                 mm->numa_scan_offset = start;
2543         else
2544                 reset_ptenuma_scan(p);
2545         up_read(&mm->mmap_sem);
2546
2547         /*
2548          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2549          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2550          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2551          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2552          */
2553         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2554                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2555                 p->node_stamp += 32 * diff;
2556         }
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Drive the periodic memory faults..
2561  */
2562 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2563 {
2564         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2565         u64 period, now;
2566
2567         /*
2568          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2569          */
2570         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2571                 return;
2572
2573         /*
2574          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2575          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2576          * task needs to have done some actual work before we bother with
2577          * NUMA placement.
2578          */
2579         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2580         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2581
2582         if (now > curr->node_stamp + period) {
2583                 if (!curr->node_stamp)
2584                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2585                 curr->node_stamp += period;
2586
2587                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2588                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2589                         task_work_add(curr, work, true);
2590                 }
2591         }
2592 }
2593 #else
2594 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2595 {
2596 }
2597
2598 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2599 {
2600 }
2601
2602 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2603 {
2604 }
2605 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2606
2607 static void
2608 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2609 {
2610         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2611         if (!parent_entity(se))
2612                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2613 #ifdef CONFIG_SMP
2614         if (entity_is_task(se)) {
2615                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2616
2617                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2618                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2619         }
2620 #endif
2621         cfs_rq->nr_running++;
2622 }
2623
2624 static void
2625 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2626 {
2627         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2628         if (!parent_entity(se))
2629                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2630 #ifdef CONFIG_SMP
2631         if (entity_is_task(se)) {
2632                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2633                 list_del_init(&se->group_node);
2634         }
2635 #endif
2636         cfs_rq->nr_running--;
2637 }
2638
2639 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2640 # ifdef CONFIG_SMP
2641 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2642 {
2643         long tg_weight, load, shares;
2644
2645         /*
2646          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2647          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2648          * the shares for small weight interactive tasks.
2649          */
2650         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2651
2652         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2653
2654         /* Ensure tg_weight >= load */
2655         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2656         tg_weight += load;
2657
2658         shares = (tg->shares * load);
2659         if (tg_weight)
2660                 shares /= tg_weight;
2661
2662         /*
2663          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2664          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2665          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2666          * the group on a CPU.
2667          *
2668          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2669          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2670          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2671          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2672          * instead of 0.
2673          */
2674         if (shares < MIN_SHARES)
2675                 shares = MIN_SHARES;
2676         if (shares > tg->shares)
2677                 shares = tg->shares;
2678
2679         return shares;
2680 }
2681 # else /* CONFIG_SMP */
2682 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2683 {
2684         return tg->shares;
2685 }
2686 # endif /* CONFIG_SMP */
2687
2688 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2689                             unsigned long weight)
2690 {
2691         if (se->on_rq) {
2692                 /* commit outstanding execution time */
2693                 if (cfs_rq->curr == se)
2694                         update_curr(cfs_rq);
2695                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2696         }
2697
2698         update_load_set(&se->load, weight);
2699
2700         if (se->on_rq)
2701                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2702 }
2703
2704 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2705
2706 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2707 {
2708         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2709         struct task_group *tg;
2710         long shares;
2711
2712         if (!cfs_rq)
2713                 return;
2714
2715         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2716                 return;
2717
2718         tg = cfs_rq->tg;
2719
2720 #ifndef CONFIG_SMP
2721         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2722                 return;
2723 #endif
2724         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2725
2726         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2727 }
2728
2729 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2730 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2731 {
2732 }
2733 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2734
2735 #ifdef CONFIG_SMP
2736 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2737 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2738         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2739         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2740         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2741         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2742         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2743         0x85aac367, 0x82cd8698,
2744 };
2745
2746 /*
2747  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2748  * over-estimates when re-combining.
2749  */
2750 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2751             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2752          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2753         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2754 };
2755
2756 /*
2757  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2758  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2759  * were generated:
2760  */
2761 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2762             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2763         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2764 };
2765
2766 /*
2767  * Approximate:
2768  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2769  */
2770 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2771 {
2772         unsigned int local_n;
2773
2774         if (!n)
2775                 return val;
2776         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2777                 return 0;
2778
2779         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2780         local_n = n;
2781
2782         /*
2783          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2784          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2785          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2786          *
2787          * To achieve constant time decay_load.
2788          */
2789         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2790                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2791                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2792         }
2793
2794         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2795         return val;
2796 }
2797
2798 static u32 __accumulate_sum(u64 periods, u32 period_contrib, u32 remainder)
2799 {
2800         u32 c1, c2, c3 = remainder; /* y^0 == 1 */
2801
2802         if (!periods)
2803                 return remainder - period_contrib;
2804
2805         if (unlikely(periods >= LOAD_AVG_MAX_N))
2806                 return LOAD_AVG_MAX;
2807
2808         /*
2809          * c1 = d1 y^(p+1)
2810          */
2811         c1 = decay_load((u64)(1024 - period_contrib), periods);
2812
2813         periods -= 1;
2814         /*
2815          * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2816          * average will be:
2817          *
2818          *   c2 = 1024 \Sum y^n
2819          *
2820          * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2821          *
2822          *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed 1024 \Sum y^n {for: n < PERIOD}
2823          */
2824         if (likely(periods <= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2825                 c2 = runnable_avg_yN_sum[periods];
2826         } else {
2827                 c2 = __accumulated_sum_N32[periods/LOAD_AVG_PERIOD];
2828                 periods %= LOAD_AVG_PERIOD;
2829                 c2 = decay_load(c2, periods);
2830                 c2 += runnable_avg_yN_sum[periods];
2831         }
2832
2833         return c1 + c2 + c3;
2834 }
2835
2836 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2837
2838 /*
2839  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
2840  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
2841  * the remainder of the (incomplete) current period.
2842  *
2843  *           d1          d2           d3
2844  *           ^           ^            ^
2845  *           |           |            |
2846  *         |<->|<----------------->|<--->|
2847  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
2848  *
2849  *                                p
2850  * u' = (u + d1) y^(p+1) + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
2851  *                               n=1
2852  *
2853  *    = u y^(p+1) +                             (Step 1)
2854  *
2855  *                          p
2856  *      d1 y^(p+1) + 1024 \Sum y^n + d3 y^0     (Step 2)
2857  *                         n=1
2858  */
2859 static __always_inline u32
2860 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
2861                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2862 {
2863         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2864         u64 periods;
2865         u32 contrib;
2866
2867         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2868         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2869
2870         delta += sa->period_contrib;
2871         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
2872
2873         /*
2874          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
2875          */
2876         if (periods) {
2877                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
2878                 if (cfs_rq) {
2879                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2880                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
2881                 }
2882                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
2883         }
2884
2885         /*
2886          * Step 2
2887          */
2888         delta %= 1024;
2889         contrib = __accumulate_sum(periods, sa->period_contrib, delta);
2890         sa->period_contrib = delta;
2891
2892         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2893         if (weight) {
2894                 sa->load_sum += weight * contrib;
2895                 if (cfs_rq)
2896                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2897         }
2898         if (running)
2899                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2900
2901         return periods;
2902 }
2903
2904 /*
2905  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2906  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2907  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2908  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2909  *
2910  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2911  *      p0            p1           p2
2912  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2913  *
2914  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2915  *
2916  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2917  * following representation of historical load:
2918  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2919  *
2920  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2921  *   y^32 = 0.5
2922  *
2923  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2924  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2925  * (u_0).
2926  *
2927  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2928  * sum again by y is sufficient to update:
2929  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2930  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2931  */
2932 static __always_inline int
2933 ___update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2934                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2935 {
2936         u64 delta;
2937
2938         delta = now - sa->last_update_time;
2939         /*
2940          * This should only happen when time goes backwards, which it
2941          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2942          */
2943         if ((s64)delta < 0) {
2944                 sa->last_update_time = now;
2945                 return 0;
2946         }
2947
2948         /*
2949          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2950          * approximation of 1us and fast to compute.
2951          */
2952         delta >>= 10;
2953         if (!delta)
2954                 return 0;
2955         sa->last_update_time = now;
2956
2957         /*
2958          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
2959          * accrues by two steps:
2960          *
2961          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
2962          * crossed period boundaries, finish.
2963          */
2964         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
2965                 return 0;
2966
2967         /*
2968          * Step 2: update *_avg.
2969          */
2970         sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2971         if (cfs_rq) {
2972                 cfs_rq->runnable_load_avg =
2973                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2974         }
2975         sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2976
2977         return 1;
2978 }
2979
2980 static int
2981 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
2982 {
2983         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL);
2984 }
2985
2986 static int
2987 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2988 {
2989         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2990                                   se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2991                                   cfs_rq->curr == se, NULL);
2992 }
2993
2994 static int
2995 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
2996 {
2997         return ___update_load_avg(now, cpu, &cfs_rq->avg,
2998                         scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
2999                         cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3000 }
3001
3002 /*
3003  * Signed add and clamp on underflow.
3004  *
3005  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3006  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3007  * values.
3008  */
3009 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3010         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3011         typeof(_val) val = (_val);                              \
3012         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3013                                                                 \
3014         res = var + val;                                        \
3015                                                                 \
3016         if (val < 0 && res > var)                               \
3017                 res = 0;                                        \
3018                                                                 \
3019         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3020 } while (0)
3021
3022 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3023 /**
3024  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3025  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3026  * @force: update regardless of how small the difference
3027  *
3028  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3029  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3030  * considerations.
3031  *
3032  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3033  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3034  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3035  *
3036  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
3037  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
3038  */
3039 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3040 {
3041         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3042
3043         /*
3044          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3045          */
3046         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3047                 return;
3048
3049         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3050                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3051                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3052         }
3053 }
3054
3055 /*
3056  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3057  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3058  * including the state of rq->lock, should be made.
3059  */
3060 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3061                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3062 {
3063         u64 p_last_update_time;
3064         u64 n_last_update_time;
3065
3066         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3067                 return;
3068
3069         /*
3070          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3071          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3072          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3073          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3074          * the wakee more load sounds not bad.
3075          */
3076         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3077                 return;
3078
3079 #ifndef CONFIG_64BIT
3080         {
3081                 u64 p_last_update_time_copy;
3082                 u64 n_last_update_time_copy;
3083
3084                 do {
3085                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3086                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3087
3088                         smp_rmb();
3089
3090                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3091                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3092
3093                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3094                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3095         }
3096 #else
3097         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3098         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3099 #endif
3100         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3101         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3102 }
3103
3104 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3105 static inline void
3106 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3107 {
3108         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3109         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3110
3111         /* Nothing to update */
3112         if (!delta)
3113                 return;
3114
3115         /* Set new sched_entity's utilization */
3116         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3117         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3118
3119         /* Update parent cfs_rq utilization */
3120         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3121         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3122 }
3123
3124 /* Take into account change of load of a child task group */
3125 static inline void
3126 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3127 {
3128         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3129         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3130
3131         /*
3132          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3133          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3134          */
3135         if (load) {
3136                 long tg_load;
3137
3138                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3139                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3140
3141                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3142                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3143                 tg_load += load;
3144
3145                 /*
3146                  * We need to compute a correction term in the case that the
3147                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3148                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3149                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3150                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3151                  * at parent level, can't have a load higher than
3152                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3153                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3154                  */
3155                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3156                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3157                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3158                         load /= tg_load;
3159                 }
3160         }
3161
3162         delta = load - se->avg.load_avg;
3163
3164         /* Nothing to update */
3165         if (!delta)
3166                 return;
3167
3168         /* Set new sched_entity's load */
3169         se->avg.load_avg = load;
3170         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3171
3172         /* Update parent cfs_rq load */
3173         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3174         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3175
3176         /*
3177          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3178          * runnable load avg.
3179          */
3180         if (se->on_rq) {
3181                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3182                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3183                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3184         }
3185 }
3186
3187 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3188 {
3189         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3190 }
3191
3192 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3193 {
3194         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3195
3196         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3197                 return 0;
3198
3199         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3200         return 1;
3201 }
3202
3203 /* Update task and its cfs_rq load average */
3204 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3205 {
3206         struct cfs_rq *cfs_rq;
3207
3208         if (entity_is_task(se))
3209                 return 0;
3210
3211         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3212                 return 0;
3213
3214         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3215
3216         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3217
3218         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3219         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3220
3221         return 1;
3222 }
3223
3224 /*
3225  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3226  * group_entity:
3227  */
3228 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3229 {
3230         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3231
3232         /*
3233          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3234          * decay it:
3235          */
3236         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3237                 return false;
3238
3239         /*
3240          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3241          * the utilization of the sched_entity:
3242          */
3243         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3244                 return false;
3245
3246         /*
3247          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3248          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3249          * waste of time to try to decay it:
3250          */
3251         return true;
3252 }
3253
3254 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3255
3256 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3257
3258 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3259 {
3260         return 0;
3261 }
3262
3263 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3264
3265 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3266
3267 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3268 {
3269         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3270                 /*
3271                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3272                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3273                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3274                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3275                  * the next tick/schedule should update.
3276                  *
3277                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3278                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3279                  * number include things like RT tasks.
3280                  *
3281                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3282                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3283                  *
3284                  * See cpu_util().
3285                  */
3286                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3287         }
3288 }
3289
3290 /*
3291  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3292  *
3293  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3294  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3295  * values.
3296  */
3297 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3298         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3299         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3300         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3301         res = var - val;                                        \
3302         if (res > var)                                          \
3303                 res = 0;                                        \
3304         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3305 } while (0)
3306
3307 /**
3308  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3309  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3310  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3311  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3312  *
3313  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3314  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3315  * post_init_entity_util_avg().
3316  *
3317  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3318  *
3319  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3320  *
3321  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3322  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3323  */
3324 static inline int
3325 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3326 {
3327         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3328         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3329
3330         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3331                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3332                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3333                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3334                 removed_load = 1;
3335                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3336         }
3337
3338         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3339                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3340                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3341                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3342                 removed_util = 1;
3343                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3344         }
3345
3346         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3347
3348 #ifndef CONFIG_64BIT
3349         smp_wmb();
3350         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3351 #endif
3352
3353         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3354                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3355
3356         return decayed || removed_load;
3357 }
3358
3359 /*
3360  * Optional action to be done while updating the load average
3361  */
3362 #define UPDATE_TG       0x1
3363 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3364
3365 /* Update task and its cfs_rq load average */
3366 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3367 {
3368         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3369         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3370         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3371         int cpu = cpu_of(rq);
3372         int decayed;
3373
3374         /*
3375          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3376          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3377          */
3378         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3379                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3380
3381         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3382         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3383
3384         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3385                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3386 }
3387
3388 /**
3389  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3390  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3391  * @se: sched_entity to attach
3392  *
3393  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3394  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3395  */
3396 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3397 {
3398         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3399         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3400         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3401         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3402         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3403         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3404
3405         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3406 }
3407
3408 /**
3409  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3410  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3411  * @se: sched_entity to detach
3412  *
3413  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3414  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3415  */
3416 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3417 {
3418
3419         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3420         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3421         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3422         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3423         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3424
3425         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3426 }
3427
3428 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3429 static inline void
3430 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3431 {
3432         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3433
3434         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3435         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3436
3437         if (!sa->last_update_time) {
3438                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3439                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3440         }
3441 }
3442
3443 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3444 static inline void
3445 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3446 {
3447         cfs_rq->runnable_load_avg =
3448                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3449         cfs_rq->runnable_load_sum =
3450                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3451 }
3452
3453 #ifndef CONFIG_64BIT
3454 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3455 {
3456         u64 last_update_time_copy;
3457         u64 last_update_time;
3458
3459         do {
3460                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3461                 smp_rmb();
3462                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3463         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3464
3465         return last_update_time;
3466 }
3467 #else
3468 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3469 {
3470         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3471 }
3472 #endif
3473
3474 /*
3475  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3476  * the previous rq.
3477  */
3478 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3479 {
3480         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3481         u64 last_update_time;
3482
3483         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3484         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3485 }
3486
3487 /*
3488  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3489  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3490  */
3491 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3492 {
3493         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3494
3495         /*
3496          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3497          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3498          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3499          *
3500          * Similarly for groups, they will have passed through
3501          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3502          * calls this.
3503          */
3504
3505         sync_entity_load_avg(se);
3506         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3507         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3508 }
3509
3510 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3511 {
3512         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3513 }
3514
3515 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3516 {
3517         return cfs_rq->avg.load_avg;
3518 }
3519
3520 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3521
3522 #else /* CONFIG_SMP */
3523
3524 static inline int
3525 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3526 {
3527         return 0;
3528 }
3529
3530 #define UPDATE_TG       0x0
3531 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3532
3533 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3534 {
3535         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3536 }
3537
3538 static inline void
3539 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3540 static inline void
3541 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3542 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3543
3544 static inline void
3545 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3546 static inline void
3547 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3548
3549 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3550 {
3551         return 0;
3552 }
3553
3554 #endif /* CONFIG_SMP */
3555
3556 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3557 {
3558 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3559         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3560
3561         if (d < 0)
3562                 d = -d;
3563
3564         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3565                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3566 #endif
3567 }
3568
3569 static void
3570 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3571 {
3572         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3573
3574         /*
3575          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3576          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3577          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3578          * stays open at the end.
3579          */
3580         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3581                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3582
3583         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3584         if (!initial) {
3585                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3586
3587                 /*
3588                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3589                  * for a gentler effect of sleepers:
3590                  */
3591                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3592                         thresh >>= 1;
3593
3594                 vruntime -= thresh;
3595         }
3596
3597         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3598         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3599 }
3600
3601 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3602
3603 static inline void check_schedstat_required(void)
3604 {
3605 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3606         if (schedstat_enabled())
3607                 return;
3608
3609         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3610         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3611                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3612                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3613                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3614                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3615                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3616                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3617                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3618                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3619         }
3620 #endif
3621 }
3622
3623
3624 /*
3625  * MIGRATION
3626  *
3627  *      dequeue
3628  *        update_curr()
3629  *          update_min_vruntime()
3630  *        vruntime -= min_vruntime
3631  *
3632  *      enqueue
3633  *        update_curr()
3634  *          update_min_vruntime()
3635  *        vruntime += min_vruntime
3636  *
3637  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3638  * min_vruntime are up-to-date.
3639  *
3640  * WAKEUP (remote)
3641  *
3642  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3643  *        vruntime -= min_vruntime
3644  *
3645  *      enqueue
3646  *        update_curr()
3647  *          update_min_vruntime()
3648  *        vruntime += min_vruntime
3649  *
3650  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3651  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3652  */
3653
3654 static void
3655 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3656 {
3657         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3658         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3659
3660         /*
3661          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3662          * update_curr().
3663          */
3664         if (renorm && curr)
3665                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3666
3667         update_curr(cfs_rq);
3668
3669         /*
3670          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3671          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3672          * placed in the past could significantly boost this task to the
3673          * fairness detriment of existing tasks.
3674          */
3675         if (renorm && !curr)
3676                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3677
3678         /*
3679          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3680          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3681          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3682          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3683          *     its group cfs_rq
3684          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3685          */
3686         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3687         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3688         update_cfs_shares(se);
3689         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3690
3691         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3692                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3693
3694         check_schedstat_required();
3695         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3696         check_spread(cfs_rq, se);
3697         if (!curr)
3698                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3699         se->on_rq = 1;
3700
3701         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3702                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3703                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3704         }
3705 }
3706
3707 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3708 {
3709         for_each_sched_entity(se) {
3710                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3711                 if (cfs_rq->last != se)
3712                         break;
3713
3714                 cfs_rq->last = NULL;
3715         }
3716 }
3717
3718 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3719 {
3720         for_each_sched_entity(se) {
3721                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3722                 if (cfs_rq->next != se)
3723                         break;
3724
3725                 cfs_rq->next = NULL;
3726         }
3727 }
3728
3729 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3730 {
3731         for_each_sched_entity(se) {
3732                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3733                 if (cfs_rq->skip != se)
3734                         break;
3735
3736                 cfs_rq->skip = NULL;
3737         }
3738 }
3739
3740 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3741 {
3742         if (cfs_rq->last == se)
3743                 __clear_buddies_last(se);
3744
3745         if (cfs_rq->next == se)
3746                 __clear_buddies_next(se);
3747
3748         if (cfs_rq->skip == se)
3749                 __clear_buddies_skip(se);
3750 }
3751
3752 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3753
3754 static void
3755 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3756 {
3757         /*
3758          * Update run-time statistics of the 'current'.
3759          */
3760         update_curr(cfs_rq);
3761
3762         /*
3763          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3764          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3765          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3766          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3767          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3768          *     of its group cfs_rq.
3769          */
3770         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3771         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3772
3773         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3774
3775         clear_buddies(cfs_rq, se);
3776
3777         if (se != cfs_rq->curr)
3778                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3779         se->on_rq = 0;
3780         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3781
3782         /*
3783          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3784          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3785          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3786          * can move min_vruntime forward still more.
3787          */
3788         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3789                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3790
3791         /* return excess runtime on last dequeue */
3792         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3793
3794         update_cfs_shares(se);
3795
3796         /*
3797          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3798          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3799          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3800          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3801          */
3802         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3803                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3804 }
3805
3806 /*
3807  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3808  */
3809 static void
3810 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3811 {
3812         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3813         struct sched_entity *se;
3814         s64 delta;
3815
3816         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3817         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3818         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3819                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3820                 /*
3821                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3822                  * re-elected due to buddy favours.
3823                  */
3824                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3825                 return;
3826         }
3827
3828         /*
3829          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3830          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3831          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3832          */
3833         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3834                 return;
3835
3836         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3837         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3838
3839         if (delta < 0)
3840                 return;
3841
3842         if (delta > ideal_runtime)
3843                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3844 }
3845
3846 static void
3847 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3848 {
3849         /* 'current' is not kept within the tree. */
3850         if (se->on_rq) {
3851                 /*
3852                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3853                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3854                  * runqueue.
3855                  */
3856                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3857                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3858                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3859         }
3860
3861         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3862         cfs_rq->curr = se;
3863
3864         /*
3865          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3866          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3867          * when there are only lesser-weight tasks around):
3868          */
3869         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3870                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3871                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3872                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3873         }
3874
3875         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3876 }
3877
3878 static int
3879 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3880
3881 /*
3882  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3883  * 1) keep things fair between processes/task groups
3884  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3885  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3886  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3887  */
3888 static struct sched_entity *
3889 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3890 {
3891         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3892         struct sched_entity *se;
3893
3894         /*
3895          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3896          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3897          */
3898         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3899                 left = curr;
3900
3901         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3902
3903         /*
3904          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3905          * be done without getting too unfair.
3906          */
3907         if (cfs_rq->skip == se) {
3908                 struct sched_entity *second;
3909
3910                 if (se == curr) {
3911                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3912                 } else {
3913                         second = __pick_next_entity(se);
3914                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3915                                 second = curr;
3916                 }
3917
3918                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3919                         se = second;
3920         }
3921
3922         /*
3923          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3924          */
3925         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3926                 se = cfs_rq->last;
3927
3928         /*
3929          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3930          */
3931         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3932                 se = cfs_rq->next;
3933
3934         clear_buddies(cfs_rq, se);
3935
3936         return se;
3937 }
3938
3939 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3940
3941 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3942 {
3943         /*
3944          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3945          * was not called and update_curr() has to be done:
3946          */
3947         if (prev->on_rq)
3948                 update_curr(cfs_rq);
3949
3950         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3951         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3952
3953         check_spread(cfs_rq, prev);
3954
3955         if (prev->on_rq) {
3956                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3957                 /* Put 'current' back into the tree. */
3958                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3959                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3960                 update_load_avg(prev, 0);
3961         }
3962         cfs_rq->curr = NULL;
3963 }
3964
3965 static void
3966 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3967 {
3968         /*
3969          * Update run-time statistics of the 'current'.
3970          */
3971         update_curr(cfs_rq);
3972
3973         /*
3974          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3975          */
3976         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3977         update_cfs_shares(curr);
3978
3979 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3980         /*
3981          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3982          * validating it and just reschedule.
3983          */
3984         if (queued) {
3985                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3986                 return;
3987         }
3988         /*
3989          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3990          */
3991         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3992                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3993                 return;
3994 #endif
3995
3996         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3997                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3998 }
3999
4000
4001 /**************************************************
4002  * CFS bandwidth control machinery
4003  */
4004
4005 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4006
4007 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4008 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4009
4010 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4011 {
4012         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4013 }
4014
4015 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4016 {
4017         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
4018 }
4019
4020 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4021 {
4022         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
4023 }
4024 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4025 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4026 {
4027         return true;
4028 }
4029
4030 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4031 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4032 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4033
4034 /*
4035  * default period for cfs group bandwidth.
4036  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4037  */
4038 static inline u64 default_cfs_period(void)
4039 {
4040         return 100000000ULL;
4041 }
4042
4043 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4044 {
4045         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4046 }
4047
4048 /*
4049  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4050  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4051  * additional synchronization around rq->lock.
4052  *
4053  * requires cfs_b->lock
4054  */
4055 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4056 {
4057         u64 now;
4058
4059         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4060                 return;
4061
4062         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4063         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4064         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4065 }
4066
4067 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4068 {
4069         return &tg->cfs_bandwidth;
4070 }
4071
4072 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4073 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4074 {
4075         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4076                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4077
4078         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4079 }
4080
4081 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4082 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4083 {
4084         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4085         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4086         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4087
4088         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4089         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4090
4091         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4092         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4093                 amount = min_amount;
4094         else {
4095                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4096
4097                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4098                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4099                         cfs_b->runtime -= amount;
4100                         cfs_b->idle = 0;
4101                 }
4102         }
4103         expires = cfs_b->runtime_expires;
4104         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4105
4106         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4107         /*
4108          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4109          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4110          * issued.
4111          */
4112         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4113                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4114
4115         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4116 }
4117
4118 /*
4119  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4120  * fact that rq->clock snapshots this value.
4121  */
4122 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4123 {
4124         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4125
4126         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4127         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4128                 return;
4129
4130         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4131                 return;
4132
4133         /*
4134          * If the local deadline has passed we have to consider the
4135          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4136          * has not truly expired.
4137          *
4138          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4139          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4140          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4141          * exact equality, so a partial write will still work.
4142          */
4143
4144         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4145                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4146                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4147         } else {
4148                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4149                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4150         }
4151 }
4152
4153 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4154 {
4155         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4156         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4157         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4158
4159         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4160                 return;
4161
4162         /*
4163          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4164          * hierarchy can be throttled
4165          */
4166         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4167                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4168 }
4169
4170 static __always_inline
4171 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4172 {
4173         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4174                 return;
4175
4176         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4177 }
4178
4179 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4180 {
4181         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4182 }
4183
4184 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4185 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4186 {
4187         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4188 }
4189
4190 /*
4191  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4192  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4193  * load-balance operations.
4194  */
4195 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4196                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4197 {
4198         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4199
4200         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4201         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4202
4203         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4204                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4205 }
4206
4207 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4208 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4209 {
4210         struct rq *rq = data;
4211         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4212
4213         cfs_rq->throttle_count--;
4214         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4215                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4216                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4217                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4218         }
4219
4220         return 0;
4221 }
4222
4223 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4224 {
4225         struct rq *rq = data;
4226         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4227
4228         /* group is entering throttled state, stop time */
4229         if (!cfs_rq->throttle_count)
4230                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4231         cfs_rq->throttle_count++;
4232
4233         return 0;
4234 }
4235
4236 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4237 {
4238         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4239         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4240         struct sched_entity *se;
4241         long task_delta, dequeue = 1;
4242         bool empty;
4243
4244         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4245
4246         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4247         rcu_read_lock();
4248         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4249         rcu_read_unlock();
4250
4251         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4252         for_each_sched_entity(se) {
4253                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4254                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4255                 if (!se->on_rq)
4256                         break;
4257
4258                 if (dequeue)
4259                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4260                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4261
4262                 if (qcfs_rq->load.weight)
4263                         dequeue = 0;
4264         }
4265
4266         if (!se)
4267                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4268
4269         cfs_rq->throttled = 1;
4270         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4271         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4272         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4273
4274         /*
4275          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4276          * distribute_cfs_runtime will not see us
4277          */
4278         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4279
4280         /*
4281          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4282          * timer is running.
4283          */
4284         if (empty)
4285                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4286
4287         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4288 }
4289
4290 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4291 {
4292         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4293         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4294         struct sched_entity *se;
4295         int enqueue = 1;
4296         long task_delta;
4297
4298         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4299
4300         cfs_rq->throttled = 0;
4301
4302         update_rq_clock(rq);
4303
4304         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4305         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4306         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4307         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4308
4309         /* update hierarchical throttle state */
4310         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4311
4312         if (!cfs_rq->load.weight)
4313                 return;
4314
4315         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4316         for_each_sched_entity(se) {
4317                 if (se->on_rq)
4318                         enqueue = 0;
4319
4320                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4321                 if (enqueue)
4322                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4323                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4324
4325                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4326                         break;
4327         }
4328
4329         if (!se)
4330                 add_nr_running(rq, task_delta);
4331
4332         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4333         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4334                 resched_curr(rq);
4335 }
4336
4337 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4338                 u64 remaining, u64 expires)
4339 {
4340         struct cfs_rq *cfs_rq;
4341         u64 runtime;
4342         u64 starting_runtime = remaining;
4343
4344         rcu_read_lock();
4345         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4346                                 throttled_list) {
4347                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4348                 struct rq_flags rf;
4349
4350                 rq_lock(rq, &rf);
4351                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4352                         goto next;
4353
4354                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4355                 if (runtime > remaining)
4356                         runtime = remaining;
4357                 remaining -= runtime;
4358
4359                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4360                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4361
4362                 /* we check whether we're throttled above */
4363                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4364                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4365
4366 next:
4367                 rq_unlock(rq, &rf);
4368
4369                 if (!remaining)
4370                         break;
4371         }
4372         rcu_read_unlock();
4373
4374         return starting_runtime - remaining;
4375 }
4376
4377 /*
4378  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4379  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4380  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4381  * used to track this state.
4382  */
4383 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4384 {
4385         u64 runtime, runtime_expires;
4386         int throttled;
4387
4388         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4389         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4390                 goto out_deactivate;
4391
4392         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4393         cfs_b->nr_periods += overrun;
4394
4395         /*
4396          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4397          * we're going inactive then everything else can be deferred
4398          */
4399         if (cfs_b->idle && !throttled)
4400                 goto out_deactivate;
4401
4402         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4403
4404         if (!throttled) {
4405                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4406                 cfs_b->idle = 1;
4407                 return 0;
4408         }
4409
4410         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4411         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4412
4413         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4414
4415         /*
4416          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4417          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4418          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4419          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4420          * only by limited amounts in that extreme case.
4421          */
4422         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4423                 runtime = cfs_b->runtime;
4424                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4425                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4426                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4427                                                  runtime_expires);
4428                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4429
4430                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4431
4432                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4433         }
4434
4435         /*
4436          * While we are ensured activity in the period following an
4437          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4438          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4439          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4440          */
4441         cfs_b->idle = 0;
4442
4443         return 0;
4444
4445 out_deactivate:
4446         return 1;
4447 }
4448
4449 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4450 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4451 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4452 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4453 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4454 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4455
4456 /*
4457  * Are we near the end of the current quota period?
4458  *
4459  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4460  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4461  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4462  */
4463 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4464 {
4465         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4466         u64 remaining;
4467
4468         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4469         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4470                 return 1;
4471
4472         /* is a quota refresh about to occur? */
4473         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4474         if (remaining < min_expire)
4475                 return 1;
4476
4477         return 0;
4478 }
4479
4480 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4481 {
4482         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4483
4484         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4485         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4486                 return;
4487
4488         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4489                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4490                         HRTIMER_MODE_REL);
4491 }
4492
4493 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4494 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4495 {
4496         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4497         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4498
4499         if (slack_runtime <= 0)
4500                 return;
4501
4502         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4503         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4504             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4505                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4506
4507                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4508                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4509                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4510                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4511         }
4512         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4513
4514         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4515         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4516 }
4517
4518 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4519 {
4520         if (!cfs_bandwidth_used())
4521                 return;
4522
4523         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4524                 return;
4525
4526         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4527 }
4528
4529 /*
4530  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4531  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4532  */
4533 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4534 {
4535         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4536         u64 expires;
4537
4538         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4539         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4540         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4541                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4542                 return;
4543         }
4544
4545         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4546                 runtime = cfs_b->runtime;
4547
4548         expires = cfs_b->runtime_expires;
4549         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4550
4551         if (!runtime)
4552                 return;
4553
4554         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4555
4556         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4557         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4558                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4559         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4560 }
4561
4562 /*
4563  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4564  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4565  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4566  */
4567 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4568 {
4569         if (!cfs_bandwidth_used())
4570                 return;
4571
4572         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4573         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4574                 return;
4575
4576         /* ensure the group is not already throttled */
4577         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4578                 return;
4579
4580         /* update runtime allocation */
4581         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4582         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4583                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4584 }
4585
4586 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4587 {
4588         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4589
4590         if (!cfs_bandwidth_used())
4591                 return;
4592
4593         if (!tg->parent)
4594                 return;
4595
4596         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4597         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4598
4599         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4600         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4601 }
4602
4603 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4604 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4605 {
4606         if (!cfs_bandwidth_used())
4607                 return false;
4608
4609         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4610                 return false;
4611
4612         /*
4613          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4614          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4615          */
4616         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4617                 return true;
4618
4619         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4620         return true;
4621 }
4622
4623 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4624 {
4625         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4626                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4627
4628         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4629
4630         return HRTIMER_NORESTART;
4631 }
4632
4633 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4634 {
4635         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4636                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4637         int overrun;
4638         int idle = 0;
4639
4640         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4641         for (;;) {
4642                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4643                 if (!overrun)
4644                         break;
4645
4646                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4647         }
4648         if (idle)
4649                 cfs_b->period_active = 0;
4650         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4651
4652         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4653 }
4654
4655 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4656 {
4657         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4658         cfs_b->runtime = 0;
4659         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4660         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4661
4662         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4663         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4664         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4665         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4666         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4667 }
4668
4669 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4670 {
4671         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4672         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4673 }
4674
4675 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4676 {
4677         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4678
4679         if (!cfs_b->period_active) {
4680                 cfs_b->period_active = 1;
4681                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4682                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4683         }
4684 }
4685
4686 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4687 {
4688         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4689         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4690                 return;
4691
4692         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4693         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4694 }
4695
4696 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4697 {
4698         struct cfs_rq *cfs_rq;
4699
4700         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4701                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4702
4703                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4704                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4705                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4706         }
4707 }
4708
4709 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4710 {
4711         struct cfs_rq *cfs_rq;
4712
4713         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4714                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4715                         continue;
4716
4717                 /*
4718                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4719                  * there's some valid quota amount
4720                  */
4721                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4722                 /*
4723                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4724                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4725                  */
4726                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4727
4728                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4729                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4730         }
4731 }
4732
4733 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4734 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4735 {
4736         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4737 }
4738
4739 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4740 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4741 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4742 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4743 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4744
4745 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4746 {
4747         return 0;
4748 }
4749
4750 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4751 {
4752         return 0;
4753 }
4754
4755 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4756                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4757 {
4758         return 0;
4759 }
4760
4761 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4762
4763 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4764 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4765 #endif
4766
4767 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4768 {
4769         return NULL;
4770 }
4771 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4772 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4773 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4774
4775 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4776
4777 /**************************************************
4778  * CFS operations on tasks:
4779  */
4780
4781 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4782 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4783 {
4784         struct sched_entity *se = &p->se;
4785         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4786
4787         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4788
4789         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4790                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4791                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4792                 s64 delta = slice - ran;
4793
4794                 if (delta < 0) {
4795                         if (rq->curr == p)
4796                                 resched_curr(rq);
4797                         return;
4798                 }
4799                 hrtick_start(rq, delta);
4800         }
4801 }
4802
4803 /*
4804  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4805  * current task is from our class and nr_running is low enough
4806  * to matter.
4807  */
4808 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4809 {
4810         struct task_struct *curr = rq->curr;
4811
4812         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4813                 return;
4814
4815         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4816                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4817 }
4818 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4819 static inline void
4820 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4821 {
4822 }
4823
4824 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4825 {
4826 }
4827 #endif
4828
4829 /*
4830  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4831  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4832  * then put the task into the rbtree:
4833  */
4834 static void
4835 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4836 {
4837         struct cfs_rq *cfs_rq;
4838         struct sched_entity *se = &p->se;
4839
4840         /*
4841          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4842          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4843          * passed.
4844          */
4845         if (p->in_iowait)
4846                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4847
4848         for_each_sched_entity(se) {
4849                 if (se->on_rq)
4850                         break;
4851                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4852                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4853
4854                 /*
4855                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4856                  *
4857                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4858                  * post the final h_nr_running increment below.
4859                  */
4860                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4861                         break;
4862                 cfs_rq->h_nr_running++;
4863
4864                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4865         }
4866
4867         for_each_sched_entity(se) {
4868                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4869                 cfs_rq->h_nr_running++;
4870
4871                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4872                         break;
4873
4874                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4875                 update_cfs_shares(se);
4876         }
4877
4878         if (!se)
4879                 add_nr_running(rq, 1);
4880
4881         hrtick_update(rq);
4882 }
4883
4884 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4885
4886 /*
4887  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4888  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4889  * update the fair scheduling stats:
4890  */
4891 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4892 {
4893         struct cfs_rq *cfs_rq;
4894         struct sched_entity *se = &p->se;
4895         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4896
4897         for_each_sched_entity(se) {
4898                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4899                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4900
4901                 /*
4902                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4903                  *
4904                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4905                  * post the final h_nr_running decrement below.
4906                 */
4907                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4908                         break;
4909                 cfs_rq->h_nr_running--;
4910
4911                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4912                 if (cfs_rq->load.weight) {
4913                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4914                         se = parent_entity(se);
4915                         /*
4916                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4917                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4918                          */
4919                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4920                                 set_next_buddy(se);
4921                         break;
4922                 }
4923                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4924         }
4925
4926         for_each_sched_entity(se) {
4927                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4928                 cfs_rq->h_nr_running--;
4929
4930                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4931                         break;
4932
4933                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4934                 update_cfs_shares(se);
4935         }
4936
4937         if (!se)
4938                 sub_nr_running(rq, 1);
4939
4940         hrtick_update(rq);
4941 }
4942
4943 #ifdef CONFIG_SMP
4944
4945 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4946 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4947 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4948
4949 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4950 /*
4951  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4952  */
4953
4954 /*
4955  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4956  *
4957  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4958  *
4959  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4960  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4961  *
4962  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4963  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4964  *
4965  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4966  *
4967  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4968  *
4969  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4970  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4971  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4972  * fixed_power_int())
4973  *
4974  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4975  */
4976 #define DEGRADE_SHIFT           7
4977
4978 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4979 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4980         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4981         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4982         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4983         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4984         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4985 };
4986
4987 /*
4988  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4989  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4990  * adding any new load.
4991  */
4992 static unsigned long
4993 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4994 {
4995         int j = 0;
4996
4997         if (!missed_updates)
4998                 return load;
4999
5000         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5001                 return 0;
5002
5003         if (idx == 1)
5004                 return load >> missed_updates;
5005
5006         while (missed_updates) {
5007                 if (missed_updates % 2)
5008                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5009
5010                 missed_updates >>= 1;
5011                 j++;
5012         }
5013         return load;
5014 }
5015 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5016
5017 /**
5018  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5019  * @this_rq: The rq to update statistics for
5020  * @this_load: The current load
5021  * @pending_updates: The number of missed updates
5022  *
5023  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5024  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5025  *
5026  * This function computes a decaying average:
5027  *
5028  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5029  *
5030  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5031  * the @pending_updates argument.
5032  *
5033  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5034  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5035  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5036  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5037  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5038  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5039  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5040  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5041  *
5042  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5043  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5044  *
5045  * For regular NOHZ, this reduces to:
5046  *
5047  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5048  *
5049  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5050  * term.
5051  */
5052 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5053                             unsigned long pending_updates)
5054 {
5055         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5056         int i, scale;
5057
5058         this_rq->nr_load_updates++;
5059
5060         /* Update our load: */
5061         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5062         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5063                 unsigned long old_load, new_load;
5064
5065                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5066
5067                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5068 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5069                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5070                 if (tickless_load) {
5071                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5072                         /*
5073                          * old_load can never be a negative value because a
5074                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5075                          * original tickless_load.
5076                          */
5077                         old_load += tickless_load;
5078                 }
5079 #endif
5080                 new_load = this_load;
5081                 /*
5082                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5083                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5084                  * example.
5085                  */
5086                 if (new_load > old_load)
5087                         new_load += scale - 1;
5088
5089                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5090         }
5091
5092         sched_avg_update(this_rq);
5093 }
5094
5095 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5096 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
5097 {
5098         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
5099 }
5100
5101 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5102 /*
5103  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5104  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5105  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5106  *
5107  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5108  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5109  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5110  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5111  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5112  *
5113  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5114  */
5115
5116 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5117                                  unsigned long curr_jiffies,
5118                                  unsigned long load)
5119 {
5120         unsigned long pending_updates;
5121
5122         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5123         if (pending_updates) {
5124                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5125                 /*
5126                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5127                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5128                  * its weighted load.
5129                  */
5130                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5131         }
5132 }
5133
5134 /*
5135  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5136  * idle balance.
5137  */
5138 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5139 {
5140         /*
5141          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5142          */
5143         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
5144                 return;
5145
5146         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5147 }
5148
5149 /*
5150  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5151  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5152  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5153  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5154  */
5155 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5156 {
5157         struct rq *this_rq = this_rq();
5158
5159         /*
5160          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5161          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5162          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5163          */
5164         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5165 }
5166
5167 /*
5168  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5169  */
5170 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5171 {
5172         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5173         struct rq *this_rq = this_rq();
5174         unsigned long load;
5175         struct rq_flags rf;
5176
5177         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5178                 return;
5179
5180         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5181         rq_lock(this_rq, &rf);
5182         update_rq_clock(this_rq);
5183         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5184         rq_unlock(this_rq, &rf);
5185 }
5186 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5187 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5188                                         unsigned long curr_jiffies,
5189                                         unsigned long load) { }
5190 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5191
5192 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5193 {
5194 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5195         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5196         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5197 #endif
5198         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5199 }
5200
5201 /*
5202  * Called from scheduler_tick()
5203  */
5204 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5205 {
5206         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5207
5208         if (tick_nohz_tick_stopped())
5209                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5210         else
5211                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5212 }
5213
5214 /*
5215  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5216  * according to the scheduling class and "nice" value.
5217  *
5218  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5219  * balance conservatively.
5220  */
5221 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5222 {
5223         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5224         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5225
5226         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5227                 return total;
5228
5229         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5230 }
5231
5232 /*
5233  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5234  * according to the scheduling class and "nice" value.
5235  */
5236 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5237 {
5238         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5239         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5240
5241         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5242                 return total;
5243
5244         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5245 }
5246
5247 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5248 {
5249         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5250 }
5251
5252 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5253 {
5254         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5255 }
5256
5257 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5258 {
5259         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5260         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5261         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5262
5263         if (nr_running)
5264                 return load_avg / nr_running;
5265
5266         return 0;
5267 }
5268
5269 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5270 /*
5271  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5272  *
5273  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5274  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5275  * can calculate the shift in shares.
5276  *
5277  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5278  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5279  * total group weight.
5280  *
5281  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5282  * distribution (s_i) using:
5283  *
5284  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5285  *
5286  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5287  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5288  * shares distribution (s_i):
5289  *
5290  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5291  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5292  *
5293  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5294  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5295  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5296  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5297  *
5298  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5299  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5300  *
5301  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5302  *
5303  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5304  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5305  * weight and shares distributions like:
5306  *
5307  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5308  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5309  *
5310  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5311  *
5312  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5313  *
5314  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5315  *
5316  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5317  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5318  * 4/7) times the weight of the group.
5319  */
5320 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5321 {
5322         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5323
5324         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5325                 return wl;
5326
5327         for_each_sched_entity(se) {
5328                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5329                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5330
5331                 tg = cfs_rq->tg;
5332
5333                 /*
5334                  * W = @wg + \Sum rw_j
5335                  */
5336                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5337
5338                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5339                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5340                 W += w;
5341
5342                 /*
5343                  * w = rw_i + @wl
5344                  */
5345                 w += wl;
5346
5347                 /*
5348                  * wl = S * s'_i; see (2)
5349                  */
5350                 if (W > 0 && w < W)
5351                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5352                 else
5353                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5354
5355                 /*
5356                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5357                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5358                  * calc_cfs_shares().
5359                  */
5360                 if (wl < MIN_SHARES)
5361                         wl = MIN_SHARES;
5362
5363                 /*
5364                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5365                  */
5366                 wl -= se->avg.load_avg;
5367
5368                 /*
5369                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5370                  * the final effective load change on the root group. Since
5371                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5372                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5373                  * resulting from this level per the above.
5374                  */
5375                 wg = 0;
5376         }
5377
5378         return wl;
5379 }
5380 #else
5381
5382 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5383 {
5384         return wl;
5385 }
5386
5387 #endif
5388
5389 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5390 {
5391         /*
5392          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5393          * jiffy will not have built up many flips.
5394          */
5395         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5396                 current->wakee_flips >>= 1;
5397                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5398         }
5399
5400         if (current->last_wakee != p) {
5401                 current->last_wakee = p;
5402                 current->wakee_flips++;
5403         }
5404 }
5405
5406 /*
5407  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5408  *
5409  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5410  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5411  *
5412  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5413  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5414  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5415  *
5416  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5417  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5418  *
5419  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5420  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5421  * socket size.
5422  */
5423 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5424 {
5425         unsigned int master = current->wakee_flips;
5426         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5427         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5428
5429         if (master < slave)
5430                 swap(master, slave);
5431         if (slave < factor || master < slave * factor)
5432                 return 0;
5433         return 1;
5434 }
5435
5436 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5437                        int prev_cpu, int sync)
5438 {
5439         s64 this_load, load;
5440         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5441         int idx, this_cpu;
5442         struct task_group *tg;
5443         unsigned long weight;
5444         int balanced;
5445
5446         idx       = sd->wake_idx;
5447         this_cpu  = smp_processor_id();
5448         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5449         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5450
5451         /*
5452          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5453          * effect of the currently running task from the load
5454          * of the current CPU:
5455          */
5456         if (sync) {
5457                 tg = task_group(current);
5458                 weight = current->se.avg.load_avg;
5459
5460                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5461                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5462         }
5463
5464         tg = task_group(p);
5465         weight = p->se.avg.load_avg;
5466
5467         /*
5468          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5469          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5470          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5471          * about that, so that's good too.
5472          *
5473          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5474          * task to be woken on this_cpu.
5475          */
5476         this_eff_load = 100;
5477         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5478
5479         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5480         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5481
5482         if (this_load > 0) {
5483                 this_eff_load *= this_load +
5484                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5485
5486                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5487         }
5488
5489         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5490
5491         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5492
5493         if (!balanced)
5494                 return 0;
5495
5496         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5497         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5498
5499         return 1;
5500 }
5501
5502 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5503 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5504
5505 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5506 {
5507         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5508 }
5509
5510 /*
5511  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5512  * domain.
5513  */
5514 static struct sched_group *
5515 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5516                   int this_cpu, int sd_flag)
5517 {
5518         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5519         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5520         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5521         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5522         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5523         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5524         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5525         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5526                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5527
5528         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5529                 load_idx = sd->wake_idx;
5530
5531         do {
5532                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5533                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5534                 int local_group;
5535                 int i;
5536
5537                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5538                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5539                                         &p->cpus_allowed))
5540                         continue;
5541
5542                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5543                                                sched_group_cpus(group));
5544
5545                 /*
5546                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5547                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5548                  */
5549                 avg_load = 0;
5550                 runnable_load = 0;
5551                 max_spare_cap = 0;
5552
5553                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5554                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5555                         if (local_group)
5556                                 load = source_load(i, load_idx);
5557                         else
5558                                 load = target_load(i, load_idx);
5559
5560                         runnable_load += load;
5561
5562                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5563
5564                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5565
5566                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5567                                 max_spare_cap = spare_cap;
5568                 }
5569
5570                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5571                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5572                                         group->sgc->capacity;
5573                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5574                                         group->sgc->capacity;
5575
5576                 if (local_group) {
5577                         this_runnable_load = runnable_load;
5578                         this_avg_load = avg_load;
5579                         this_spare = max_spare_cap;
5580                 } else {
5581                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5582                                 /*
5583                                  * The runnable load is significantly smaller
5584                                  * so we can pick this new cpu
5585                                  */
5586                                 min_runnable_load = runnable_load;
5587                                 min_avg_load = avg_load;
5588                                 idlest = group;
5589                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5590                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5591                                 /*
5592                                  * The runnable loads are close so take the
5593                                  * blocked load into account through avg_load.
5594                                  */
5595                                 min_avg_load = avg_load;
5596                                 idlest = group;
5597                         }
5598
5599                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5600                                 most_spare = max_spare_cap;
5601                                 most_spare_sg = group;
5602                         }
5603                 }
5604         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5605
5606         /*
5607          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5608          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5609          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5610          * so we allow for some task stuffing by using
5611          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5612          *
5613          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5614          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5615          * utilization.
5616          */
5617         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5618                 goto skip_spare;
5619
5620         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5621             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5622                 return NULL;
5623
5624         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5625                 return most_spare_sg;
5626
5627 skip_spare:
5628         if (!idlest)
5629                 return NULL;
5630
5631         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5632                 return NULL;
5633
5634         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5635              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5636                 return NULL;
5637
5638         return idlest;
5639 }
5640
5641 /*
5642  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5643  */
5644 static int
5645 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5646 {
5647         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5648         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5649         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5650         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5651         int shallowest_idle_cpu = -1;
5652         int i;
5653
5654         /* Check if we have any choice: */
5655         if (group->group_weight == 1)
5656                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5657
5658         /* Traverse only the allowed CPUs */
5659         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), &p->cpus_allowed) {
5660                 if (idle_cpu(i)) {
5661                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5662                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5663                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5664                                 /*
5665                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5666                                  * has the smallest exit latency irrespective
5667                                  * of any idle timestamp.
5668                                  */
5669                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5670                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5671                                 shallowest_idle_cpu = i;
5672                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5673                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5674                                 /*
5675                                  * If equal or no active idle state, then
5676                                  * the most recently idled CPU might have
5677                                  * a warmer cache.
5678                                  */
5679                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5680                                 shallowest_idle_cpu = i;
5681                         }
5682                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5683                         load = weighted_cpuload(i);
5684                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5685                                 min_load = load;
5686                                 least_loaded_cpu = i;
5687                         }
5688                 }
5689         }
5690
5691         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5692 }
5693
5694 /*
5695  * Implement a for_each_cpu() variant that starts the scan at a given cpu
5696  * (@start), and wraps around.
5697  *
5698  * This is used to scan for idle CPUs; such that not all CPUs looking for an
5699  * idle CPU find the same CPU. The down-side is that tasks tend to cycle
5700  * through the LLC domain.
5701  *
5702  * Especially tbench is found sensitive to this.
5703  */
5704
5705 static int cpumask_next_wrap(int n, const struct cpumask *mask, int start, int *wrapped)
5706 {
5707         int next;
5708
5709 again:
5710         next = find_next_bit(cpumask_bits(mask), nr_cpumask_bits, n+1);
5711
5712         if (*wrapped) {
5713                 if (next >= start)
5714                         return nr_cpumask_bits;
5715         } else {
5716                 if (next >= nr_cpumask_bits) {
5717                         *wrapped = 1;
5718                         n = -1;
5719                         goto again;
5720                 }
5721         }
5722
5723         return next;
5724 }
5725
5726 #define for_each_cpu_wrap(cpu, mask, start, wrap)                               \
5727         for ((wrap) = 0, (cpu) = (start)-1;                                     \
5728                 (cpu) = cpumask_next_wrap((cpu), (mask), (start), &(wrap)),     \
5729                 (cpu) < nr_cpumask_bits; )
5730
5731 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5732
5733 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5734 {
5735         struct sched_domain_shared *sds;
5736
5737         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5738         if (sds)
5739                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5740 }
5741
5742 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5743 {
5744         struct sched_domain_shared *sds;
5745
5746         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5747         if (sds)
5748                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5749
5750         return def;
5751 }
5752
5753 /*
5754  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5755  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5756  *
5757  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5758  * state should be fairly cheap.
5759  */
5760 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5761 {
5762         int core = cpu_of(rq);
5763         int cpu;
5764
5765         rcu_read_lock();
5766         if (test_idle_cores(core, true))
5767                 goto unlock;
5768
5769         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5770                 if (cpu == core)
5771                         continue;
5772
5773                 if (!idle_cpu(cpu))
5774                         goto unlock;
5775         }
5776
5777         set_idle_cores(core, 1);
5778 unlock:
5779         rcu_read_unlock();
5780 }
5781
5782 /*
5783  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5784  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5785  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5786  */
5787 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5788 {
5789         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5790         int core, cpu, wrap;
5791
5792         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5793                 return -1;
5794
5795         if (!test_idle_cores(target, false))
5796                 return -1;
5797
5798         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5799
5800         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target, wrap) {
5801                 bool idle = true;
5802
5803                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5804                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5805                         if (!idle_cpu(cpu))
5806                                 idle = false;
5807                 }
5808
5809                 if (idle)
5810                         return core;
5811         }
5812
5813         /*
5814          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5815          */
5816         set_idle_cores(target, 0);
5817
5818         return -1;
5819 }
5820
5821 /*
5822  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5823  */
5824 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5825 {
5826         int cpu;
5827
5828         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5829                 return -1;
5830
5831         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5832                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5833                         continue;
5834                 if (idle_cpu(cpu))
5835                         return cpu;
5836         }
5837
5838         return -1;
5839 }
5840
5841 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5842
5843 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5844 {
5845         return -1;
5846 }
5847
5848 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5849 {
5850         return -1;
5851 }
5852
5853 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5854
5855 /*
5856  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5857  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5858  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5859  */
5860 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5861 {
5862         struct sched_domain *this_sd;
5863         u64 avg_cost, avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5864         u64 time, cost;
5865         s64 delta;
5866         int cpu, wrap;
5867
5868         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5869         if (!this_sd)
5870                 return -1;
5871
5872         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5873
5874         /*
5875          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5876          * particularly is sensitive here.
5877          */
5878         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && (avg_idle / 512) < avg_cost)
5879                 return -1;
5880
5881         time = local_clock();
5882
5883         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target, wrap) {
5884                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5885                         continue;
5886                 if (idle_cpu(cpu))
5887                         break;
5888         }
5889
5890         time = local_clock() - time;
5891         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5892         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5893         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5894
5895         return cpu;
5896 }
5897
5898 /*
5899  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5900  */
5901 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5902 {
5903         struct sched_domain *sd;
5904         int i;
5905
5906         if (idle_cpu(target))
5907                 return target;
5908
5909         /*
5910          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5911          */
5912         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5913                 return prev;
5914
5915         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5916         if (!sd)
5917                 return target;
5918
5919         i = select_idle_core(p, sd, target);
5920         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5921                 return i;
5922
5923         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5924         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5925                 return i;
5926
5927         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5928         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5929                 return i;
5930
5931         return target;
5932 }
5933
5934 /*
5935  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5936  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5937  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5938  * CFS task (ie cpu_capacity).
5939  *
5940  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5941  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5942  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5943  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5944  * (arch_scale_freq_capacity()).
5945  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5946  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5947  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5948  *
5949  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5950  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5951  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5952  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5953  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5954  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5955  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5956  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5957  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5958  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5959  */
5960 static int cpu_util(int cpu)
5961 {
5962         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5963         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5964
5965         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5966 }
5967
5968 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5969 {
5970         return p->se.avg.util_avg;
5971 }
5972
5973 /*
5974  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5975  * the waking task p removed.
5976  */
5977 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5978 {
5979         unsigned long util, capacity;
5980
5981         /* Task has no contribution or is new */
5982         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5983                 return cpu_util(cpu);
5984
5985         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5986         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5987
5988         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5989 }
5990
5991 /*
5992  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5993  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5994  *
5995  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5996  * BALANCE_WAKE sort things out.
5997  */
5998 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5999 {
6000         long min_cap, max_cap;
6001
6002         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6003         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6004
6005         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6006         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6007                 return 0;
6008
6009         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6010         sync_entity_load_avg(&p->se);
6011
6012         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6013 }
6014
6015 /*
6016  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6017  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6018  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6019  *
6020  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6021  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6022  *
6023  * Returns the target cpu number.
6024  *
6025  * preempt must be disabled.
6026  */
6027 static int
6028 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6029 {
6030         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6031         int cpu = smp_processor_id();
6032         int new_cpu = prev_cpu;
6033         int want_affine = 0;
6034         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6035
6036         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6037                 record_wakee(p);
6038                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6039                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6040         }
6041
6042         rcu_read_lock();
6043         for_each_domain(cpu, tmp) {
6044                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6045                         break;
6046
6047                 /*
6048                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6049                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6050                  */
6051                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6052                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6053                         affine_sd = tmp;
6054                         break;
6055                 }
6056
6057                 if (tmp->flags & sd_flag)
6058                         sd = tmp;
6059                 else if (!want_affine)
6060                         break;
6061         }
6062
6063         if (affine_sd) {
6064                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6065                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6066                         new_cpu = cpu;
6067         }
6068
6069         if (!sd) {
6070                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6071                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6072
6073         } else while (sd) {
6074                 struct sched_group *group;
6075                 int weight;
6076
6077                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6078                         sd = sd->child;
6079                         continue;
6080                 }
6081
6082                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6083                 if (!group) {
6084                         sd = sd->child;
6085                         continue;
6086                 }
6087
6088                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6089                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6090                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6091                         sd = sd->child;
6092                         continue;
6093                 }
6094
6095                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6096                 cpu = new_cpu;
6097                 weight = sd->span_weight;
6098                 sd = NULL;
6099                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6100                         if (weight <= tmp->span_weight)
6101                                 break;
6102                         if (tmp->flags & sd_flag)
6103                                 sd = tmp;
6104                 }
6105                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6106         }
6107         rcu_read_unlock();
6108
6109         return new_cpu;
6110 }
6111
6112 /*
6113  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6114  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6115  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6116  */
6117 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6118 {
6119         /*
6120          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6121          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6122          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6123          * the task on the new runqueue.
6124          */
6125         if (p->state == TASK_WAKING) {
6126                 struct sched_entity *se = &p->se;
6127                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6128                 u64 min_vruntime;
6129
6130 #ifndef CONFIG_64BIT
6131                 u64 min_vruntime_copy;
6132
6133                 do {
6134                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6135                         smp_rmb();
6136                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6137                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6138 #else
6139                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6140 #endif
6141
6142                 se->vruntime -= min_vruntime;
6143         }
6144
6145         /*
6146          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6147          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6148          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6149          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6150          * load sounds not bad.
6151          */
6152         remove_entity_load_avg(&p->se);
6153
6154         /* Tell new CPU we are migrated */
6155         p->se.avg.last_update_time = 0;
6156
6157         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6158         p->se.exec_start = 0;
6159 }
6160
6161 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6162 {
6163         remove_entity_load_avg(&p->se);
6164 }
6165 #endif /* CONFIG_SMP */
6166
6167 static unsigned long
6168 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6169 {
6170         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6171
6172         /*
6173          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6174          * to virtual-time in his units.
6175          *
6176          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6177          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6178          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6179          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6180          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6181          *
6182          * This is especially important for buddies when the leftmost
6183          * task is higher priority than the buddy.
6184          */
6185         return calc_delta_fair(gran, se);
6186 }
6187
6188 /*
6189  * Should 'se' preempt 'curr'.
6190  *
6191  *             |s1
6192  *        |s2
6193  *   |s3
6194  *         g
6195  *      |<--->|c
6196  *
6197  *  w(c, s1) = -1
6198  *  w(c, s2) =  0
6199  *  w(c, s3) =  1
6200  *
6201  */
6202 static int
6203 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6204 {
6205         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6206
6207         if (vdiff <= 0)
6208                 return -1;
6209
6210         gran = wakeup_gran(curr, se);
6211         if (vdiff > gran)
6212                 return 1;
6213
6214         return 0;
6215 }
6216
6217 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6218 {
6219         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6220                 return;
6221
6222         for_each_sched_entity(se)
6223                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6224 }
6225
6226 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6227 {
6228         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6229                 return;
6230
6231         for_each_sched_entity(se)
6232                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6233 }
6234
6235 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6236 {
6237         for_each_sched_entity(se)
6238                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6239 }
6240
6241 /*
6242  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6243  */
6244 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6245 {
6246         struct task_struct *curr = rq->curr;
6247         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6248         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6249         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6250         int next_buddy_marked = 0;
6251
6252         if (unlikely(se == pse))
6253                 return;
6254
6255         /*
6256          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6257          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6258          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6259          * next-buddy nomination below.
6260          */
6261         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6262                 return;
6263
6264         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6265                 set_next_buddy(pse);
6266                 next_buddy_marked = 1;
6267         }
6268
6269         /*
6270          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6271          * wake up path.
6272          *
6273          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6274          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6275          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6276          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6277          * below.
6278          */
6279         if (test_tsk_need_resched(curr))
6280                 return;
6281
6282         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6283         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6284             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6285                 goto preempt;
6286
6287         /*
6288          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6289          * is driven by the tick):
6290          */
6291         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6292                 return;
6293
6294         find_matching_se(&se, &pse);
6295         update_curr(cfs_rq_of(se));
6296         BUG_ON(!pse);
6297         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6298                 /*
6299                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6300                  * triggering this preemption.
6301                  */
6302                 if (!next_buddy_marked)
6303                         set_next_buddy(pse);
6304                 goto preempt;
6305         }
6306
6307         return;
6308
6309 preempt:
6310         resched_curr(rq);
6311         /*
6312          * Only set the backward buddy when the current task is still
6313          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6314          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6315          * point, either of which can * drop the rq lock.
6316          *
6317          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6318          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6319          */
6320         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6321                 return;
6322
6323         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6324                 set_last_buddy(se);
6325 }
6326
6327 static struct task_struct *
6328 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6329 {
6330         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6331         struct sched_entity *se;
6332         struct task_struct *p;
6333         int new_tasks;
6334
6335 again:
6336 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6337         if (!cfs_rq->nr_running)
6338                 goto idle;
6339
6340         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6341                 goto simple;
6342
6343         /*
6344          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6345          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6346          *
6347          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6348          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6349          */
6350
6351         do {
6352                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6353
6354                 /*
6355                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6356                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6357                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6358                  * forget we've ever seen it.
6359                  */
6360                 if (curr) {
6361                         if (curr->on_rq)
6362                                 update_curr(cfs_rq);
6363                         else
6364                                 curr = NULL;
6365
6366                         /*
6367                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6368                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6369                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6370                          * be correct.
6371                          */
6372                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6373                                 goto simple;
6374                 }
6375
6376                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6377                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6378         } while (cfs_rq);
6379
6380         p = task_of(se);
6381
6382         /*
6383          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6384          * is a different task than we started out with, try and touch the
6385          * least amount of cfs_rqs.
6386          */
6387         if (prev != p) {
6388                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6389
6390                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6391                         int se_depth = se->depth;
6392                         int pse_depth = pse->depth;
6393
6394                         if (se_depth <= pse_depth) {
6395                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6396                                 pse = parent_entity(pse);
6397                         }
6398                         if (se_depth >= pse_depth) {
6399                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6400                                 se = parent_entity(se);
6401                         }
6402                 }
6403
6404                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6405                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6406         }
6407
6408         if (hrtick_enabled(rq))
6409                 hrtick_start_fair(rq, p);
6410
6411         return p;
6412 simple:
6413         cfs_rq = &rq->cfs;
6414 #endif
6415
6416         if (!cfs_rq->nr_running)
6417                 goto idle;
6418
6419         put_prev_task(rq, prev);
6420
6421         do {
6422                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6423                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6424                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6425         } while (cfs_rq);
6426
6427         p = task_of(se);
6428
6429         if (hrtick_enabled(rq))
6430                 hrtick_start_fair(rq, p);
6431
6432         return p;
6433
6434 idle:
6435         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6436
6437         /*
6438          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6439          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6440          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6441          */
6442         if (new_tasks < 0)
6443                 return RETRY_TASK;
6444
6445         if (new_tasks > 0)
6446                 goto again;
6447
6448         return NULL;
6449 }
6450
6451 /*
6452  * Account for a descheduled task:
6453  */
6454 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6455 {
6456         struct sched_entity *se = &prev->se;
6457         struct cfs_rq *cfs_rq;
6458
6459         for_each_sched_entity(se) {
6460                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6461                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6462         }
6463 }
6464
6465 /*
6466  * sched_yield() is very simple
6467  *
6468  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6469  */
6470 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6471 {
6472         struct task_struct *curr = rq->curr;
6473         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6474         struct sched_entity *se = &curr->se;
6475
6476         /*
6477          * Are we the only task in the tree?
6478          */
6479         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6480                 return;
6481
6482         clear_buddies(cfs_rq, se);
6483
6484         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6485                 update_rq_clock(rq);
6486                 /*
6487                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6488                  */
6489                 update_curr(cfs_rq);
6490                 /*
6491                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6492                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6493                  * and double the fastpath cost.
6494                  */
6495                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6496         }
6497
6498         set_skip_buddy(se);
6499 }
6500
6501 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6502 {
6503         struct sched_entity *se = &p->se;
6504
6505         /* throttled hierarchies are not runnable */
6506         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6507                 return false;
6508
6509         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6510         set_next_buddy(se);
6511
6512         yield_task_fair(rq);
6513
6514         return true;
6515 }
6516
6517 #ifdef CONFIG_SMP
6518 /**************************************************
6519  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6520  *
6521  * BASICS
6522  *
6523  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6524  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6525  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6526  *
6527  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6528  *
6529  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6530  * W_i,0 is defined as:
6531  *
6532  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6533  *
6534  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6535  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6536  *
6537  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6538  * weight:
6539  *
6540  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6541  *
6542  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6543  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6544  * can also include other factors [XXX].
6545  *
6546  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6547  * directly from (1):
6548  *
6549  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6550  *
6551  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6552  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6553  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6554  *
6555  * [XXX expand on:
6556  *     - infeasible weights;
6557  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6558  *
6559  *
6560  * SCHED DOMAINS
6561  *
6562  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6563  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6564  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6565  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6566  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6567  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6568  * the groups.
6569  *
6570  * This yields:
6571  *
6572  *     log_2 n     1     n
6573  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6574  *     i = 0      2^i   2^i
6575  *                               `- size of each group
6576  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6577  *         |         `- freq
6578  *         `- sum over all levels
6579  *
6580  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6581  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6582  *
6583  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6584  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6585  *
6586  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6587  *
6588  *             log_2 n
6589  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6590  *             k = 0
6591  *
6592  * And you'll find that:
6593  *
6594  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6595  *
6596  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6597  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6598  * of:
6599  *
6600  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6601  *
6602  *
6603  * WORK CONSERVING
6604  *
6605  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6606  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6607  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6608  *
6609  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6610  * time.
6611  *
6612  * [XXX more?]
6613  *
6614  *
6615  * CGROUPS
6616  *
6617  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6618  *
6619  *                                s_k,i
6620  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6621  *                                 S_k
6622  *
6623  * Where
6624  *
6625  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6626  *
6627  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6628  *
6629  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6630  * property.
6631  *
6632  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6633  *      rewrite all of this once again.]
6634  */
6635
6636 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6637
6638 enum fbq_type { regular, remote, all };
6639
6640 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6641 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6642 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6643 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6644
6645 struct lb_env {
6646         struct sched_domain     *sd;
6647
6648         struct rq               *src_rq;
6649         int                     src_cpu;
6650
6651         int                     dst_cpu;
6652         struct rq               *dst_rq;
6653
6654         struct cpumask          *dst_grpmask;
6655         int                     new_dst_cpu;
6656         enum cpu_idle_type      idle;
6657         long                    imbalance;
6658         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6659         struct cpumask          *cpus;
6660
6661         unsigned int            flags;
6662
6663         unsigned int            loop;
6664         unsigned int            loop_break;
6665         unsigned int            loop_max;
6666
6667         enum fbq_type           fbq_type;
6668         struct list_head        tasks;
6669 };
6670
6671 /*
6672  * Is this task likely cache-hot:
6673  */
6674 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6675 {
6676         s64 delta;
6677
6678         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6679
6680         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6681                 return 0;
6682
6683         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6684                 return 0;
6685
6686         /*
6687          * Buddy candidates are cache hot:
6688          */
6689         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6690                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6691                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6692                 return 1;
6693
6694         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6695                 return 1;
6696         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6697                 return 0;
6698
6699         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6700
6701         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6702 }
6703
6704 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6705 /*
6706  * Returns 1, if task migration degrades locality
6707  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6708  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6709  */
6710 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6711 {
6712         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6713         unsigned long src_faults, dst_faults;
6714         int src_nid, dst_nid;
6715
6716         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6717                 return -1;
6718
6719         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6720                 return -1;
6721
6722         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6723         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6724
6725         if (src_nid == dst_nid)
6726                 return -1;
6727
6728         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6729         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6730                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6731                         return 1;
6732                 else
6733                         return -1;
6734         }
6735
6736         /* Encourage migration to the preferred node. */
6737         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6738                 return 0;
6739
6740         if (numa_group) {
6741                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6742                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6743         } else {
6744                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6745                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6746         }
6747
6748         return dst_faults < src_faults;
6749 }
6750
6751 #else
6752 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6753                                              struct lb_env *env)
6754 {
6755         return -1;
6756 }
6757 #endif
6758
6759 /*
6760  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6761  */
6762 static
6763 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6764 {
6765         int tsk_cache_hot;
6766
6767         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6768
6769         /*
6770          * We do not migrate tasks that are:
6771          * 1) throttled_lb_pair, or
6772          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6773          * 3) running (obviously), or
6774          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6775          */
6776         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6777                 return 0;
6778
6779         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6780                 int cpu;
6781
6782                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6783
6784                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6785
6786                 /*
6787                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6788                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6789                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6790                  *
6791                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6792                  * one in current iteration.
6793                  */
6794                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6795                         return 0;
6796
6797                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6798                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6799                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6800                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6801                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6802                                 break;
6803                         }
6804                 }
6805
6806                 return 0;
6807         }
6808
6809         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6810         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6811
6812         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6813                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6814                 return 0;
6815         }
6816
6817         /*
6818          * Aggressive migration if:
6819          * 1) destination numa is preferred
6820          * 2) task is cache cold, or
6821          * 3) too many balance attempts have failed.
6822          */
6823         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6824         if (tsk_cache_hot == -1)
6825                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6826
6827         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6828             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6829                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6830                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6831                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6832                 }
6833                 return 1;
6834         }
6835
6836         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6837         return 0;
6838 }
6839
6840 /*
6841  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6842  */
6843 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6844 {
6845         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6846
6847         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6848         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6849         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6850 }
6851
6852 /*
6853  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6854  * part of active balancing operations within "domain".
6855  *
6856  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6857  */
6858 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6859 {
6860         struct task_struct *p, *n;
6861
6862         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6863
6864         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6865                 if (!can_migrate_task(p, env))
6866                         continue;
6867
6868                 detach_task(p, env);
6869
6870                 /*
6871                  * Right now, this is only the second place where
6872                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6873                  * so we can safely collect stats here rather than
6874                  * inside detach_tasks().
6875                  */
6876                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6877                 return p;
6878         }
6879         return NULL;
6880 }
6881
6882 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6883
6884 /*
6885  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6886  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6887  *
6888  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6889  */
6890 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6891 {
6892         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6893         struct task_struct *p;
6894         unsigned long load;
6895         int detached = 0;
6896
6897         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6898
6899         if (env->imbalance <= 0)
6900                 return 0;
6901
6902         while (!list_empty(tasks)) {
6903                 /*
6904                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6905                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6906                  */
6907                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6908                         break;
6909
6910                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6911
6912                 env->loop++;
6913                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6914                 if (env->loop > env->loop_max)
6915                         break;
6916
6917                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6918                 if (env->loop > env->loop_break) {
6919                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6920                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6921                         break;
6922                 }
6923
6924                 if (!can_migrate_task(p, env))
6925                         goto next;
6926
6927                 load = task_h_load(p);
6928
6929                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6930                         goto next;
6931
6932                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6933                         goto next;
6934
6935                 detach_task(p, env);
6936                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6937
6938                 detached++;
6939                 env->imbalance -= load;
6940
6941 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6942                 /*
6943                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6944                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6945                  * the critical section.
6946                  */
6947                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6948                         break;
6949 #endif
6950
6951                 /*
6952                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6953                  * weighted load.
6954                  */
6955                 if (env->imbalance <= 0)
6956                         break;
6957
6958                 continue;
6959 next:
6960                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6961         }
6962
6963         /*
6964          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6965          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6966          * than inside detach_one_task().
6967          */
6968         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6969
6970         return detached;
6971 }
6972
6973 /*
6974  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6975  */
6976 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6977 {
6978         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6979
6980         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6981         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
6982         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6983         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6984 }
6985
6986 /*
6987  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6988  * its new rq.
6989  */
6990 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6991 {
6992         struct rq_flags rf;
6993
6994         rq_lock(rq, &rf);
6995         update_rq_clock(rq);
6996         attach_task(rq, p);
6997         rq_unlock(rq, &rf);
6998 }
6999
7000 /*
7001  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7002  * new rq.
7003  */
7004 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7005 {
7006         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7007         struct task_struct *p;
7008         struct rq_flags rf;
7009
7010         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7011         update_rq_clock(env->dst_rq);
7012
7013         while (!list_empty(tasks)) {
7014                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7015                 list_del_init(&p->se.group_node);
7016
7017                 attach_task(env->dst_rq, p);
7018         }
7019
7020         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7021 }
7022
7023 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7024 static void update_blocked_averages(int cpu)
7025 {
7026         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7027         struct cfs_rq *cfs_rq;
7028         struct rq_flags rf;
7029
7030         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7031         update_rq_clock(rq);
7032
7033         /*
7034          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7035          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7036          */
7037         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7038                 struct sched_entity *se;
7039
7040                 /* throttled entities do not contribute to load */
7041                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7042                         continue;
7043
7044                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
7045                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7046
7047                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7048                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7049                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7050                         update_load_avg(se, 0);
7051         }
7052         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7053 }
7054
7055 /*
7056  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7057  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7058  * group is a fraction of its parents load.
7059  */
7060 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7061 {
7062         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7063         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7064         unsigned long now = jiffies;
7065         unsigned long load;
7066
7067         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7068                 return;
7069
7070         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7071         for_each_sched_entity(se) {
7072                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7073                 cfs_rq->h_load_next = se;
7074                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7075                         break;
7076         }
7077
7078         if (!se) {
7079                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7080                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7081         }
7082
7083         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7084                 load = cfs_rq->h_load;
7085                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7086                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7087                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7088                 cfs_rq->h_load = load;
7089                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7090         }
7091 }
7092
7093 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7094 {
7095         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7096
7097         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7098         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7099                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7100 }
7101 #else
7102 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7103 {
7104         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7105         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7106         struct rq_flags rf;
7107
7108         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7109         update_rq_clock(rq);
7110         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7111         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7112 }
7113
7114 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7115 {
7116         return p->se.avg.load_avg;
7117 }
7118 #endif
7119
7120 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7121
7122 enum group_type {
7123         group_other = 0,
7124         group_imbalanced,
7125         group_overloaded,
7126 };
7127
7128 /*
7129  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7130  */
7131 struct sg_lb_stats {
7132         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7133         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7134         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7135         unsigned long load_per_task;
7136         unsigned long group_capacity;
7137         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7138         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7139         unsigned int idle_cpus;
7140         unsigned int group_weight;
7141         enum group_type group_type;
7142         int group_no_capacity;
7143 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7144         unsigned int nr_numa_running;
7145         unsigned int nr_preferred_running;
7146 #endif
7147 };
7148
7149 /*
7150  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7151  *               during load balancing.
7152  */
7153 struct sd_lb_stats {
7154         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7155         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7156         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7157         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7158         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7159
7160         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7161         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7162 };
7163
7164 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7165 {
7166         /*
7167          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7168          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7169          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7170          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7171          */
7172         *sds = (struct sd_lb_stats){
7173                 .busiest = NULL,
7174                 .local = NULL,
7175                 .total_load = 0UL,
7176                 .total_capacity = 0UL,
7177                 .busiest_stat = {
7178                         .avg_load = 0UL,
7179                         .sum_nr_running = 0,
7180                         .group_type = group_other,
7181                 },
7182         };
7183 }
7184
7185 /**
7186  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7187  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7188  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7189  *
7190  * Return: The load index.
7191  */
7192 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7193                                         enum cpu_idle_type idle)
7194 {
7195         int load_idx;
7196
7197         switch (idle) {
7198         case CPU_NOT_IDLE:
7199                 load_idx = sd->busy_idx;
7200                 break;
7201
7202         case CPU_NEWLY_IDLE:
7203                 load_idx = sd->newidle_idx;
7204                 break;
7205         default:
7206                 load_idx = sd->idle_idx;
7207                 break;
7208         }
7209
7210         return load_idx;
7211 }
7212
7213 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7214 {
7215         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7216         u64 total, used, age_stamp, avg;
7217         s64 delta;
7218
7219         /*
7220          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7221          * we read them once before doing sanity checks on them.
7222          */
7223         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7224         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7225         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7226
7227         if (unlikely(delta < 0))
7228                 delta = 0;
7229
7230         total = sched_avg_period() + delta;
7231
7232         used = div_u64(avg, total);
7233
7234         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7235                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7236
7237         return 1;
7238 }
7239
7240 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7241 {
7242         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7243         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7244
7245         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7246
7247         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7248         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7249
7250         if (!capacity)
7251                 capacity = 1;
7252
7253         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7254         sdg->sgc->capacity = capacity;
7255         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7256 }
7257
7258 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7259 {
7260         struct sched_domain *child = sd->child;
7261         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7262         unsigned long capacity, min_capacity;
7263         unsigned long interval;
7264
7265         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7266         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7267         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7268
7269         if (!child) {
7270                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7271                 return;
7272         }
7273
7274         capacity = 0;
7275         min_capacity = ULONG_MAX;
7276
7277         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7278                 /*
7279                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7280                  * span the current group.
7281                  */
7282
7283                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7284                         struct sched_group_capacity *sgc;
7285                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7286
7287                         /*
7288                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7289                          * gets here before we've attached the domains to the
7290                          * runqueues.
7291                          *
7292                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7293                          * in update_cpu_capacity().
7294                          *
7295                          * This avoids capacity from being 0 and
7296                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7297                          */
7298                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7299                                 capacity += capacity_of(cpu);
7300                         } else {
7301                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7302                                 capacity += sgc->capacity;
7303                         }
7304
7305                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7306                 }
7307         } else  {
7308                 /*
7309                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7310                  * span the current group.
7311                  */
7312
7313                 group = child->groups;
7314                 do {
7315                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7316
7317                         capacity += sgc->capacity;
7318                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7319                         group = group->next;
7320                 } while (group != child->groups);
7321         }
7322
7323         sdg->sgc->capacity = capacity;
7324         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7325 }
7326
7327 /*
7328  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7329  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7330  * Return true is the capacity is reduced
7331  */
7332 static inline int
7333 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7334 {
7335         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7336                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7337 }
7338
7339 /*
7340  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7341  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7342  *
7343  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7344  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7345  * Something like:
7346  *
7347  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7348  *              *     * * *
7349  *
7350  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7351  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7352  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7353  *
7354  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7355  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7356  * moving tasks due to affinity constraints.
7357  *
7358  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7359  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7360  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7361  * to create an effective group imbalance.
7362  *
7363  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7364  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7365  * subtle and fragile situation.
7366  */
7367
7368 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7369 {
7370         return group->sgc->imbalance;
7371 }
7372
7373 /*
7374  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7375  * be used by some tasks.
7376  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7377  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7378  * available capacity for CFS tasks.
7379  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7380  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7381  * capacity in meaningful for the load balancer.
7382  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7383  * any benefit for the load balance.
7384  */
7385 static inline bool
7386 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7387 {
7388         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7389                 return true;
7390
7391         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7392                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7393                 return true;
7394
7395         return false;
7396 }
7397
7398 /*
7399  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7400  *  handle.
7401  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7402  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7403  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7404  *  false.
7405  */
7406 static inline bool
7407 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7408 {
7409         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7410                 return false;
7411
7412         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7413                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7414                 return true;
7415
7416         return false;
7417 }
7418
7419 /*
7420  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7421  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7422  */
7423 static inline bool
7424 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7425 {
7426         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7427                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7428 }
7429
7430 static inline enum
7431 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7432                           struct sg_lb_stats *sgs)
7433 {
7434         if (sgs->group_no_capacity)
7435                 return group_overloaded;
7436
7437         if (sg_imbalanced(group))
7438                 return group_imbalanced;
7439
7440         return group_other;
7441 }
7442
7443 /**
7444  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7445  * @env: The load balancing environment.
7446  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7447  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7448  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7449  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7450  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7451  */
7452 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7453                         struct sched_group *group, int load_idx,
7454                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7455                         bool *overload)
7456 {
7457         unsigned long load;
7458         int i, nr_running;
7459
7460         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7461
7462         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7463                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7464
7465                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7466                 if (local_group)
7467                         load = target_load(i, load_idx);
7468                 else
7469                         load = source_load(i, load_idx);
7470
7471                 sgs->group_load += load;
7472                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7473                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7474
7475                 nr_running = rq->nr_running;
7476                 if (nr_running > 1)
7477                         *overload = true;
7478
7479 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7480                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7481                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7482 #endif
7483                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7484                 /*
7485                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7486                  */
7487                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7488                         sgs->idle_cpus++;
7489         }
7490
7491         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7492         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7493         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7494
7495         if (sgs->sum_nr_running)
7496                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7497
7498         sgs->group_weight = group->group_weight;
7499
7500         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7501         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7502 }
7503
7504 /**
7505  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7506  * @env: The load balancing environment.
7507  * @sds: sched_domain statistics
7508  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7509  * @sgs: sched_group statistics
7510  *
7511  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7512  * busiest group.
7513  *
7514  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7515  * busiest group. %false otherwise.
7516  */
7517 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7518                                    struct sd_lb_stats *sds,
7519                                    struct sched_group *sg,
7520                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7521 {
7522         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7523
7524         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7525                 return true;
7526
7527         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7528                 return false;
7529
7530         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7531                 return false;
7532
7533         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7534                 goto asym_packing;
7535
7536         /*
7537          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7538          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7539          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7540          * power/energy consequences are not considered.
7541          */
7542         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7543             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7544                 return false;
7545
7546 asym_packing:
7547         /* This is the busiest node in its class. */
7548         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7549                 return true;
7550
7551         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7552         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7553                 return true;
7554         /*
7555          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7556          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7557          * of lower priority than ourself as busy.
7558          */
7559         if (sgs->sum_nr_running &&
7560             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7561                 if (!sds->busiest)
7562                         return true;
7563
7564                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7565                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7566                                       sg->asym_prefer_cpu))
7567                         return true;
7568         }
7569
7570         return false;
7571 }
7572
7573 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7574 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7575 {
7576         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7577                 return regular;
7578         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7579                 return remote;
7580         return all;
7581 }
7582
7583 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7584 {
7585         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7586                 return regular;
7587         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7588                 return remote;
7589         return all;
7590 }
7591 #else
7592 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7593 {
7594         return all;
7595 }
7596
7597 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7598 {
7599         return regular;
7600 }
7601 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7602
7603 /**
7604  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7605  * @env: The load balancing environment.
7606  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7607  */
7608 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7609 {
7610         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7611         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7612         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7613         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7614         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7615         bool overload = false;
7616
7617         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7618                 prefer_sibling = 1;
7619
7620         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7621
7622         do {
7623                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7624                 int local_group;
7625
7626                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7627                 if (local_group) {
7628                         sds->local = sg;
7629                         sgs = local;
7630
7631                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7632                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7633                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7634                 }
7635
7636                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7637                                                 &overload);
7638
7639                 if (local_group)
7640                         goto next_group;
7641
7642                 /*
7643                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7644                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7645                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7646                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7647                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7648                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7649                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7650                  * the tasks on the system).
7651                  */
7652                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7653                     group_has_capacity(env, local) &&
7654                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7655                         sgs->group_no_capacity = 1;
7656                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7657                 }
7658
7659                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7660                         sds->busiest = sg;
7661                         sds->busiest_stat = *sgs;
7662                 }
7663
7664 next_group:
7665                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7666                 sds->total_load += sgs->group_load;
7667                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7668
7669                 sg = sg->next;
7670         } while (sg != env->sd->groups);
7671
7672         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7673                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7674
7675         if (!env->sd->parent) {
7676                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7677                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7678                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7679         }
7680
7681 }
7682
7683 /**
7684  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7685  *                      sched doman.
7686  *
7687  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7688  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7689  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7690  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7691  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7692  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7693  *
7694  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7695  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7696  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7697  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7698  * number.
7699  *
7700  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7701  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7702  *
7703  * @env: The load balancing environment.
7704  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7705  */
7706 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7707 {
7708         int busiest_cpu;
7709
7710         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7711                 return 0;
7712
7713         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7714                 return 0;
7715
7716         if (!sds->busiest)
7717                 return 0;
7718
7719         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7720         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7721                 return 0;
7722
7723         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7724                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7725                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7726
7727         return 1;
7728 }
7729
7730 /**
7731  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7732  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7733  *                      load balancing.
7734  * @env: The load balancing environment.
7735  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7736  */
7737 static inline
7738 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7739 {
7740         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7741         unsigned int imbn = 2;
7742         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7743         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7744
7745         local = &sds->local_stat;
7746         busiest = &sds->busiest_stat;
7747
7748         if (!local->sum_nr_running)
7749                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7750         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7751                 imbn = 1;
7752
7753         scaled_busy_load_per_task =
7754                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7755                 busiest->group_capacity;
7756
7757         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7758             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7759                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7760                 return;
7761         }
7762
7763         /*
7764          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7765          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7766          * moving them.
7767          */
7768
7769         capa_now += busiest->group_capacity *
7770                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7771         capa_now += local->group_capacity *
7772                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7773         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7774
7775         /* Amount of load we'd subtract */
7776         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7777                 capa_move += busiest->group_capacity *
7778                             min(busiest->load_per_task,
7779                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7780         }
7781
7782         /* Amount of load we'd add */
7783         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7784             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7785                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7786                       local->group_capacity;
7787         } else {
7788                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7789                       local->group_capacity;
7790         }
7791         capa_move += local->group_capacity *
7792                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7793         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7794
7795         /* Move if we gain throughput */
7796         if (capa_move > capa_now)
7797                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7798 }
7799
7800 /**
7801  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7802  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7803  * @env: load balance environment
7804  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7805  */
7806 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7807 {
7808         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7809         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7810
7811         local = &sds->local_stat;
7812         busiest = &sds->busiest_stat;
7813
7814         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7815                 /*
7816                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7817                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7818                  */
7819                 busiest->load_per_task =
7820                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7821         }
7822
7823         /*
7824          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7825          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7826          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7827          * skipped when updating the busiest sg:
7828          */
7829         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7830             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7831                 env->imbalance = 0;
7832                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7833         }
7834
7835         /*
7836          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7837          */
7838         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7839             local->group_type   == group_overloaded) {
7840                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7841                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7842                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7843                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7844                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7845                 } else
7846                         load_above_capacity = ~0UL;
7847         }
7848
7849         /*
7850          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7851          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7852          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7853          * we also don't want to reduce the group load below the group
7854          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7855          */
7856         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7857
7858         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7859         env->imbalance = min(
7860                 max_pull * busiest->group_capacity,
7861                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7862         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7863
7864         /*
7865          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7866          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7867          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7868          * moved
7869          */
7870         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7871                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7872 }
7873
7874 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7875
7876 /**
7877  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7878  * if there is an imbalance.
7879  *
7880  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7881  * to restore balance.
7882  *
7883  * @env: The load balancing environment.
7884  *
7885  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7886  */
7887 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7888 {
7889         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7890         struct sd_lb_stats sds;
7891
7892         init_sd_lb_stats(&sds);
7893
7894         /*
7895          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7896          * this level.
7897          */
7898         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7899         local = &sds.local_stat;
7900         busiest = &sds.busiest_stat;
7901
7902         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7903         if (check_asym_packing(env, &sds))
7904                 return sds.busiest;
7905
7906         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7907         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7908                 goto out_balanced;
7909
7910         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7911                                                 / sds.total_capacity;
7912
7913         /*
7914          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7915          * work because they assume all things are equal, which typically
7916          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7917          */
7918         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7919                 goto force_balance;
7920
7921         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7922         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7923             busiest->group_no_capacity)
7924                 goto force_balance;
7925
7926         /*
7927          * If the local group is busier than the selected busiest group
7928          * don't try and pull any tasks.
7929          */
7930         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7931                 goto out_balanced;
7932
7933         /*
7934          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7935          * average load.
7936          */
7937         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7938                 goto out_balanced;
7939
7940         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7941                 /*
7942                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7943                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7944                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7945                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7946                  * might end up to just move the imbalance on another group
7947                  */
7948                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7949                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7950                         goto out_balanced;
7951         } else {
7952                 /*
7953                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7954                  * imbalance_pct to be conservative.
7955                  */
7956                 if (100 * busiest->avg_load <=
7957                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7958                         goto out_balanced;
7959         }
7960
7961 force_balance:
7962         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7963         calculate_imbalance(env, &sds);
7964         return sds.busiest;
7965
7966 out_balanced:
7967         env->imbalance = 0;
7968         return NULL;
7969 }
7970
7971 /*
7972  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7973  */
7974 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7975                                      struct sched_group *group)
7976 {
7977         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7978         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7979         int i;
7980
7981         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7982                 unsigned long capacity, wl;
7983                 enum fbq_type rt;
7984
7985                 rq = cpu_rq(i);
7986                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7987
7988                 /*
7989                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7990                  *  - regular: there are !numa tasks
7991                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7992                  *  - all:     there is no distinction
7993                  *
7994                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7995                  * ignore those when there's better options.
7996                  *
7997                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7998                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7999                  * queue by moving tasks around inside the node.
8000                  *
8001                  * If we cannot move enough load due to this classification
8002                  * the next pass will adjust the group classification and
8003                  * allow migration of more tasks.
8004                  *
8005                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8006                  */
8007                 if (rt > env->fbq_type)
8008                         continue;
8009
8010                 capacity = capacity_of(i);
8011
8012                 wl = weighted_cpuload(i);
8013
8014                 /*
8015                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8016                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8017                  */
8018
8019                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8020                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8021                         continue;
8022
8023                 /*
8024                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8025                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8026                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8027                  * potentially running at a lower capacity.
8028                  *
8029                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8030                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8031                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8032                  * our previous maximum.
8033                  */
8034                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8035                         busiest_load = wl;
8036                         busiest_capacity = capacity;
8037                         busiest = rq;
8038                 }
8039         }
8040
8041         return busiest;
8042 }
8043
8044 /*
8045  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8046  * so long as it is large enough.
8047  */
8048 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8049
8050 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8051 {
8052         struct sched_domain *sd = env->sd;
8053
8054         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8055
8056                 /*
8057                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8058                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8059                  * highest priority CPUs.
8060                  */
8061                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8062                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8063                         return 1;
8064         }
8065
8066         /*
8067          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8068          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8069          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8070          * available on dst_cpu.
8071          */
8072         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8073             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8074                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8075                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8076                         return 1;
8077         }
8078
8079         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8080 }
8081
8082 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8083
8084 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8085 {
8086         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8087         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8088         int cpu, balance_cpu = -1;
8089
8090         /*
8091          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8092          * to do the newly idle load balance.
8093          */
8094         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8095                 return 1;
8096
8097         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8098         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8099         /* Try to find first idle cpu */
8100         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8101                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8102                         continue;
8103
8104                 balance_cpu = cpu;
8105                 break;
8106         }
8107
8108         if (balance_cpu == -1)
8109                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8110
8111         /*
8112          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8113          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8114          */
8115         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8116 }
8117
8118 /*
8119  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8120  * tasks if there is an imbalance.
8121  */
8122 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8123                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8124                         int *continue_balancing)
8125 {
8126         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8127         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8128         struct sched_group *group;
8129         struct rq *busiest;
8130         struct rq_flags rf;
8131         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8132
8133         struct lb_env env = {
8134                 .sd             = sd,
8135                 .dst_cpu        = this_cpu,
8136                 .dst_rq         = this_rq,
8137                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8138                 .idle           = idle,
8139                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8140                 .cpus           = cpus,
8141                 .fbq_type       = all,
8142                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8143         };
8144
8145         /*
8146          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8147          * other cpus in our group
8148          */
8149         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8150                 env.dst_grpmask = NULL;
8151
8152         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8153
8154         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8155
8156 redo:
8157         if (!should_we_balance(&env)) {
8158                 *continue_balancing = 0;
8159                 goto out_balanced;
8160         }
8161
8162         group = find_busiest_group(&env);
8163         if (!group) {
8164                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8165                 goto out_balanced;
8166         }
8167
8168         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8169         if (!busiest) {
8170                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8171                 goto out_balanced;
8172         }
8173
8174         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8175
8176         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8177
8178         env.src_cpu = busiest->cpu;
8179         env.src_rq = busiest;
8180
8181         ld_moved = 0;
8182         if (busiest->nr_running > 1) {
8183                 /*
8184                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8185                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8186                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8187                  * correctly treated as an imbalance.
8188                  */
8189                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8190                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8191
8192 more_balance:
8193                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8194                 update_rq_clock(busiest);
8195
8196                 /*
8197                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8198                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8199                  */
8200                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8201
8202                 /*
8203                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8204                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8205                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8206                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8207                  * See task_rq_lock() family for the details.
8208                  */
8209
8210                 rq_unlock(busiest, &rf);
8211
8212                 if (cur_ld_moved) {
8213                         attach_tasks(&env);
8214                         ld_moved += cur_ld_moved;
8215                 }
8216
8217                 local_irq_restore(rf.flags);
8218
8219                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8220                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8221                         goto more_balance;
8222                 }
8223
8224                 /*
8225                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8226                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8227                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8228                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8229                  * sched_group.
8230                  *
8231                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8232                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8233                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8234                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8235                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8236                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8237                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8238                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8239                  * This however should not happen so much in practice and
8240                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8241                  * excess load moved.
8242                  */
8243                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8244
8245                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8246                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8247
8248                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8249                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8250                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8251                         env.loop         = 0;
8252                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8253
8254                         /*
8255                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8256                          * need to continue with same src_cpu.
8257                          */
8258                         goto more_balance;
8259                 }
8260
8261                 /*
8262                  * We failed to reach balance because of affinity.
8263                  */
8264                 if (sd_parent) {
8265                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8266
8267                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8268                                 *group_imbalance = 1;
8269                 }
8270
8271                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8272                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8273                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8274                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8275                                 env.loop = 0;
8276                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8277                                 goto redo;
8278                         }
8279                         goto out_all_pinned;
8280                 }
8281         }
8282
8283         if (!ld_moved) {
8284                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8285                 /*
8286                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8287                  * We do not want newidle balance, which can be very
8288                  * frequent, pollute the failure counter causing
8289                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8290                  */
8291                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8292                         sd->nr_balance_failed++;
8293
8294                 if (need_active_balance(&env)) {
8295                         unsigned long flags;
8296
8297                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8298
8299                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8300                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8301                          * moved to this_cpu
8302                          */
8303                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8304                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8305                                                             flags);
8306                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8307                                 goto out_one_pinned;
8308                         }
8309
8310                         /*
8311                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8312                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8313                          * only after active load balance is finished.
8314                          */
8315                         if (!busiest->active_balance) {
8316                                 busiest->active_balance = 1;
8317                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8318                                 active_balance = 1;
8319                         }
8320                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8321
8322                         if (active_balance) {
8323                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8324                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8325                                         &busiest->active_balance_work);
8326                         }
8327
8328                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8329                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8330                 }
8331         } else
8332                 sd->nr_balance_failed = 0;
8333
8334         if (likely(!active_balance)) {
8335                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8336                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8337         } else {
8338                 /*
8339                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8340                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8341                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8342                  * detach_tasks).
8343                  */
8344                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8345                         sd->balance_interval *= 2;
8346         }
8347
8348         goto out;
8349
8350 out_balanced:
8351         /*
8352          * We reach balance although we may have faced some affinity
8353          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8354          */
8355         if (sd_parent) {
8356                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8357
8358                 if (*group_imbalance)
8359                         *group_imbalance = 0;
8360         }
8361
8362 out_all_pinned:
8363         /*
8364          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8365          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8366          * can try to migrate them.
8367          */
8368         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8369
8370         sd->nr_balance_failed = 0;
8371
8372 out_one_pinned:
8373         /* tune up the balancing interval */
8374         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8375                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8376                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8377                 sd->balance_interval *= 2;
8378
8379         ld_moved = 0;
8380 out:
8381         return ld_moved;
8382 }
8383
8384 static inline unsigned long
8385 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8386 {
8387         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8388
8389         if (cpu_busy)
8390                 interval *= sd->busy_factor;
8391
8392         /* scale ms to jiffies */
8393         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8394         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8395
8396         return interval;
8397 }
8398
8399 static inline void
8400 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8401 {
8402         unsigned long interval, next;
8403
8404         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8405         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8406         next = sd->last_balance + interval;
8407
8408         if (time_after(*next_balance, next))
8409                 *next_balance = next;
8410 }
8411
8412 /*
8413  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8414  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8415  */
8416 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8417 {
8418         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8419         int this_cpu = this_rq->cpu;
8420         struct sched_domain *sd;
8421         int pulled_task = 0;
8422         u64 curr_cost = 0;
8423
8424         /*
8425          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8426          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8427          */
8428         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8429
8430         /*
8431          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8432          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8433          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8434          * re-start the picking loop.
8435          */
8436         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8437
8438         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8439             !this_rq->rd->overload) {
8440                 rcu_read_lock();
8441                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8442                 if (sd)
8443                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8444                 rcu_read_unlock();
8445
8446                 goto out;
8447         }
8448
8449         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8450
8451         update_blocked_averages(this_cpu);
8452         rcu_read_lock();
8453         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8454                 int continue_balancing = 1;
8455                 u64 t0, domain_cost;
8456
8457                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8458                         continue;
8459
8460                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8461                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8462                         break;
8463                 }
8464
8465                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8466                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8467
8468                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8469                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8470                                                    &continue_balancing);
8471
8472                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8473                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8474                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8475
8476                         curr_cost += domain_cost;
8477                 }
8478
8479                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8480
8481                 /*
8482                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8483                  * now runnable tasks on this rq.
8484                  */
8485                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8486                         break;
8487         }
8488         rcu_read_unlock();
8489
8490         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8491
8492         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8493                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8494
8495         /*
8496          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8497          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8498          * pretend we pulled a task.
8499          */
8500         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8501                 pulled_task = 1;
8502
8503 out:
8504         /* Move the next balance forward */
8505         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8506                 this_rq->next_balance = next_balance;
8507
8508         /* Is there a task of a high priority class? */
8509         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8510                 pulled_task = -1;
8511
8512         if (pulled_task)
8513                 this_rq->idle_stamp = 0;
8514
8515         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8516
8517         return pulled_task;
8518 }
8519
8520 /*
8521  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8522  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8523  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8524  * avoids physical / logical imbalances.
8525  */
8526 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8527 {
8528         struct rq *busiest_rq = data;
8529         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8530         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8531         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8532         struct sched_domain *sd;
8533         struct task_struct *p = NULL;
8534         struct rq_flags rf;
8535
8536         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8537
8538         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8539         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8540                      !busiest_rq->active_balance))
8541                 goto out_unlock;
8542
8543         /* Is there any task to move? */
8544         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8545                 goto out_unlock;
8546
8547         /*
8548          * This condition is "impossible", if it occurs
8549          * we need to fix it. Originally reported by
8550          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8551          */
8552         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8553
8554         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8555         rcu_read_lock();
8556         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8557                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8558                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8559                                 break;
8560         }
8561
8562         if (likely(sd)) {
8563                 struct lb_env env = {
8564                         .sd             = sd,
8565                         .dst_cpu        = target_cpu,
8566                         .dst_rq         = target_rq,
8567                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8568                         .src_rq         = busiest_rq,
8569                         .idle           = CPU_IDLE,
8570                 };
8571
8572                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8573                 update_rq_clock(busiest_rq);
8574
8575                 p = detach_one_task(&env);
8576                 if (p) {
8577                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8578                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8579                         sd->nr_balance_failed = 0;
8580                 } else {
8581                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8582                 }
8583         }
8584         rcu_read_unlock();
8585 out_unlock:
8586         busiest_rq->active_balance = 0;
8587         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8588
8589         if (p)
8590                 attach_one_task(target_rq, p);
8591
8592         local_irq_enable();
8593
8594         return 0;
8595 }
8596
8597 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8598 {
8599         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8600 }
8601
8602 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8603 /*
8604  * idle load balancing details
8605  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8606  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8607  *   load balancing for all the idle CPUs.
8608  */
8609 static struct {
8610         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8611         atomic_t nr_cpus;
8612         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8613 } nohz ____cacheline_aligned;
8614
8615 static inline int find_new_ilb(void)
8616 {
8617         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8618
8619         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8620                 return ilb;
8621
8622         return nr_cpu_ids;
8623 }
8624
8625 /*
8626  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8627  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8628  * CPU (if there is one).
8629  */
8630 static void nohz_balancer_kick(void)
8631 {
8632         int ilb_cpu;
8633
8634         nohz.next_balance++;
8635
8636         ilb_cpu = find_new_ilb();
8637
8638         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8639                 return;
8640
8641         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8642                 return;
8643         /*
8644          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8645          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8646          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8647          * will be run before returning from the IPI.
8648          */
8649         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8650         return;
8651 }
8652
8653 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8654 {
8655         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8656                 /*
8657                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8658                  */
8659                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8660                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8661                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8662                 }
8663                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8664         }
8665 }
8666
8667 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8668 {
8669         struct sched_domain *sd;
8670         int cpu = smp_processor_id();
8671
8672         rcu_read_lock();
8673         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8674
8675         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8676                 goto unlock;
8677         sd->nohz_idle = 0;
8678
8679         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8680 unlock:
8681         rcu_read_unlock();
8682 }
8683
8684 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8685 {
8686         struct sched_domain *sd;
8687         int cpu = smp_processor_id();
8688
8689         rcu_read_lock();
8690         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8691
8692         if (!sd || sd->nohz_idle)
8693                 goto unlock;
8694         sd->nohz_idle = 1;
8695
8696         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8697 unlock:
8698         rcu_read_unlock();
8699 }
8700
8701 /*
8702  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8703  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8704  */
8705 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8706 {
8707         /*
8708          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8709          */
8710         if (!cpu_active(cpu))
8711                 return;
8712
8713         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8714                 return;
8715
8716         /*
8717          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8718          */
8719         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8720                 return;
8721
8722         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8723         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8724         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8725 }
8726 #endif
8727
8728 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8729
8730 /*
8731  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8732  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8733  */
8734 void update_max_interval(void)
8735 {
8736         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8737 }
8738
8739 /*
8740  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8741  * and initiates a balancing operation if so.
8742  *
8743  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8744  */
8745 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8746 {
8747         int continue_balancing = 1;
8748         int cpu = rq->cpu;
8749         unsigned long interval;
8750         struct sched_domain *sd;
8751         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8752         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8753         int update_next_balance = 0;
8754         int need_serialize, need_decay = 0;
8755         u64 max_cost = 0;
8756
8757         update_blocked_averages(cpu);
8758
8759         rcu_read_lock();
8760         for_each_domain(cpu, sd) {
8761                 /*
8762                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8763                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8764                  */
8765                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8766                         sd->max_newidle_lb_cost =
8767                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8768                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8769                         need_decay = 1;
8770                 }
8771                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8772
8773                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8774                         continue;
8775
8776                 /*
8777                  * Stop the load balance at this level. There is another
8778                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8779                  * actively.
8780                  */
8781                 if (!continue_balancing) {
8782                         if (need_decay)
8783                                 continue;
8784                         break;
8785                 }
8786
8787                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8788
8789                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8790                 if (need_serialize) {
8791                         if (!spin_trylock(&balancing))
8792                                 goto out;
8793                 }
8794
8795                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8796                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8797                                 /*
8798                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8799                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8800                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8801                                  */
8802                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8803                         }
8804                         sd->last_balance = jiffies;
8805                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8806                 }
8807                 if (need_serialize)
8808                         spin_unlock(&balancing);
8809 out:
8810                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8811                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8812                         update_next_balance = 1;
8813                 }
8814         }
8815         if (need_decay) {
8816                 /*
8817                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8818                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8819                  */
8820                 rq->max_idle_balance_cost =
8821                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8822         }
8823         rcu_read_unlock();
8824
8825         /*
8826          * next_balance will be updated only when there is a need.
8827          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8828          * updated.
8829          */
8830         if (likely(update_next_balance)) {
8831                 rq->next_balance = next_balance;
8832
8833 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8834                 /*
8835                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8836                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8837                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8838                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8839                  * balance for itself and we need to update the
8840                  * nohz.next_balance accordingly.
8841                  */
8842                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8843                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8844 #endif
8845         }
8846 }
8847
8848 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8849 /*
8850  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8851  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8852  */
8853 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8854 {
8855         int this_cpu = this_rq->cpu;
8856         struct rq *rq;
8857         int balance_cpu;
8858         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8859         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8860         int update_next_balance = 0;
8861
8862         if (idle != CPU_IDLE ||
8863             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8864                 goto end;
8865
8866         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8867                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8868                         continue;
8869
8870                 /*
8871                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8872                  * work being done for other cpus. Next load
8873                  * balancing owner will pick it up.
8874                  */
8875                 if (need_resched())
8876                         break;
8877
8878                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8879
8880                 /*
8881                  * If time for next balance is due,
8882                  * do the balance.
8883                  */
8884                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8885                         struct rq_flags rf;
8886
8887                         rq_lock_irq(rq, &rf);
8888                         update_rq_clock(rq);
8889                         cpu_load_update_idle(rq);
8890                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
8891
8892                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8893                 }
8894
8895                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8896                         next_balance = rq->next_balance;
8897                         update_next_balance = 1;
8898                 }
8899         }
8900
8901         /*
8902          * next_balance will be updated only when there is a need.
8903          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8904          * updated.
8905          */
8906         if (likely(update_next_balance))
8907                 nohz.next_balance = next_balance;
8908 end:
8909         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8910 }
8911
8912 /*
8913  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8914  * of an idle cpu in the system.
8915  *   - This rq has more than one task.
8916  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8917  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8918  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8919  *     multiple busy cpu.
8920  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8921  *     domain span are idle.
8922  */
8923 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8924 {
8925         unsigned long now = jiffies;
8926         struct sched_domain_shared *sds;
8927         struct sched_domain *sd;
8928         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8929         bool kick = false;
8930
8931         if (unlikely(rq->idle_balance))
8932                 return false;
8933
8934        /*
8935         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8936         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8937         */
8938         set_cpu_sd_state_busy();
8939         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8940
8941         /*
8942          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8943          * balancing.
8944          */
8945         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8946                 return false;
8947
8948         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8949                 return false;
8950
8951         if (rq->nr_running >= 2)
8952                 return true;
8953
8954         rcu_read_lock();
8955         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8956         if (sds) {
8957                 /*
8958                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8959                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8960                  */
8961                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8962                 if (nr_busy > 1) {
8963                         kick = true;
8964                         goto unlock;
8965                 }
8966
8967         }
8968
8969         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8970         if (sd) {
8971                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8972                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8973                         kick = true;
8974                         goto unlock;
8975                 }
8976         }
8977
8978         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8979         if (sd) {
8980                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
8981                         if (i == cpu ||
8982                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
8983                                 continue;
8984
8985                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
8986                                 kick = true;
8987                                 goto unlock;
8988                         }
8989                 }
8990         }
8991 unlock:
8992         rcu_read_unlock();
8993         return kick;
8994 }
8995 #else
8996 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8997 #endif
8998
8999 /*
9000  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9001  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9002  */
9003 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9004 {
9005         struct rq *this_rq = this_rq();
9006         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9007                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9008
9009         /*
9010          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9011          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9012          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9013          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9014          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9015          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9016          */
9017         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9018         rebalance_domains(this_rq, idle);
9019 }
9020
9021 /*
9022  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9023  */
9024 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9025 {
9026         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9027         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9028                 return;
9029
9030         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9031                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9032 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9033         if (nohz_kick_needed(rq))
9034                 nohz_balancer_kick();
9035 #endif
9036 }
9037
9038 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9039 {
9040         update_sysctl();
9041
9042         update_runtime_enabled(rq);
9043 }
9044
9045 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9046 {
9047         update_sysctl();
9048
9049         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9050         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9051 }
9052
9053 #endif /* CONFIG_SMP */
9054
9055 /*
9056  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9057  */
9058 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9059 {
9060         struct cfs_rq *cfs_rq;
9061         struct sched_entity *se = &curr->se;
9062
9063         for_each_sched_entity(se) {
9064                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9065                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9066         }
9067
9068         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9069                 task_tick_numa(rq, curr);
9070 }
9071
9072 /*
9073  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9074  *  - child not yet on the tasklist
9075  *  - preemption disabled
9076  */
9077 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9078 {
9079         struct cfs_rq *cfs_rq;
9080         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9081         struct rq *rq = this_rq();
9082         struct rq_flags rf;
9083
9084         rq_lock(rq, &rf);
9085         update_rq_clock(rq);
9086
9087         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9088         curr = cfs_rq->curr;
9089         if (curr) {
9090                 update_curr(cfs_rq);
9091                 se->vruntime = curr->vruntime;
9092         }
9093         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9094
9095         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9096                 /*
9097                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9098                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9099                  */
9100                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9101                 resched_curr(rq);
9102         }
9103
9104         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9105         rq_unlock(rq, &rf);
9106 }
9107
9108 /*
9109  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9110  * the current task.
9111  */
9112 static void
9113 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9114 {
9115         if (!task_on_rq_queued(p))
9116                 return;
9117
9118         /*
9119          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9120          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9121          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9122          */
9123         if (rq->curr == p) {
9124                 if (p->prio > oldprio)
9125                         resched_curr(rq);
9126         } else
9127                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9128 }
9129
9130 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9131 {
9132         struct sched_entity *se = &p->se;
9133
9134         /*
9135          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9136          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9137          * vruntime.
9138          */
9139         if (p->on_rq)
9140                 return true;
9141
9142         /*
9143          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9144          * But there are some cases where it has already been normalized:
9145          *
9146          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9147          *   wake_up_new_task().
9148          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9149          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9150          */
9151         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9152                 return true;
9153
9154         return false;
9155 }
9156
9157 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9158 /*
9159  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9160  * visible to the root
9161  */
9162 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9163 {
9164         struct cfs_rq *cfs_rq;
9165
9166         /* Start to propagate at parent */
9167         se = se->parent;
9168
9169         for_each_sched_entity(se) {
9170                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9171
9172                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9173                         break;
9174
9175                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9176         }
9177 }
9178 #else
9179 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9180 #endif
9181
9182 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9183 {
9184         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9185
9186         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9187         update_load_avg(se, 0);
9188         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9189         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9190         propagate_entity_cfs_rq(se);
9191 }
9192
9193 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9194 {
9195         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9196
9197 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9198         /*
9199          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9200          * class maintain depth value), reset depth properly.
9201          */
9202         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9203 #endif
9204
9205         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9206         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9207         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9208         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9209         propagate_entity_cfs_rq(se);
9210 }
9211
9212 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9213 {
9214         struct sched_entity *se = &p->se;
9215         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9216
9217         if (!vruntime_normalized(p)) {
9218                 /*
9219                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9220                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9221                  */
9222                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9223                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9224         }
9225
9226         detach_entity_cfs_rq(se);
9227 }
9228
9229 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9230 {
9231         struct sched_entity *se = &p->se;
9232         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9233
9234         attach_entity_cfs_rq(se);
9235
9236         if (!vruntime_normalized(p))
9237                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9238 }
9239
9240 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9241 {
9242         detach_task_cfs_rq(p);
9243 }
9244
9245 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9246 {
9247         attach_task_cfs_rq(p);
9248
9249         if (task_on_rq_queued(p)) {
9250                 /*
9251                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9252                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9253                  * if we can still preempt the current task.
9254                  */
9255                 if (rq->curr == p)
9256                         resched_curr(rq);
9257                 else
9258                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9259         }
9260 }
9261
9262 /* Account for a task changing its policy or group.
9263  *
9264  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9265  * migrates between groups/classes.
9266  */
9267 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9268 {
9269         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9270
9271         for_each_sched_entity(se) {
9272                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9273
9274                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9275                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9276                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9277         }
9278 }
9279
9280 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9281 {
9282         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9283         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9284 #ifndef CONFIG_64BIT
9285         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9286 #endif
9287 #ifdef CONFIG_SMP
9288 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9289         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9290 #endif
9291         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9292         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9293 #endif
9294 }
9295
9296 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9297 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9298 {
9299         struct sched_entity *se = &p->se;
9300
9301         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9302         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9303 }
9304
9305 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9306 {
9307         detach_task_cfs_rq(p);
9308         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9309
9310 #ifdef CONFIG_SMP
9311         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9312         p->se.avg.last_update_time = 0;
9313 #endif
9314         attach_task_cfs_rq(p);
9315 }
9316
9317 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9318 {
9319         switch (type) {
9320         case TASK_SET_GROUP:
9321                 task_set_group_fair(p);
9322                 break;
9323
9324         case TASK_MOVE_GROUP:
9325                 task_move_group_fair(p);
9326                 break;
9327         }
9328 }
9329
9330 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9331 {
9332         int i;
9333
9334         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9335
9336         for_each_possible_cpu(i) {
9337                 if (tg->cfs_rq)
9338                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9339                 if (tg->se)
9340                         kfree(tg->se[i]);
9341         }
9342
9343         kfree(tg->cfs_rq);
9344         kfree(tg->se);
9345 }
9346
9347 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9348 {
9349         struct sched_entity *se;
9350         struct cfs_rq *cfs_rq;
9351         int i;
9352
9353         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9354         if (!tg->cfs_rq)
9355                 goto err;
9356         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9357         if (!tg->se)
9358                 goto err;
9359
9360         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9361
9362         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9363
9364         for_each_possible_cpu(i) {
9365                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9366                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9367                 if (!cfs_rq)
9368                         goto err;
9369
9370                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9371                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9372                 if (!se)
9373                         goto err_free_rq;
9374
9375                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9376                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9377                 init_entity_runnable_average(se);
9378         }
9379
9380         return 1;
9381
9382 err_free_rq:
9383         kfree(cfs_rq);
9384 err:
9385         return 0;
9386 }
9387
9388 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9389 {
9390         struct sched_entity *se;
9391         struct rq *rq;
9392         int i;
9393
9394         for_each_possible_cpu(i) {
9395                 rq = cpu_rq(i);
9396                 se = tg->se[i];
9397
9398                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9399                 update_rq_clock(rq);
9400                 attach_entity_cfs_rq(se);
9401                 sync_throttle(tg, i);
9402                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9403         }
9404 }
9405
9406 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9407 {
9408         unsigned long flags;
9409         struct rq *rq;
9410         int cpu;
9411
9412         for_each_possible_cpu(cpu) {
9413                 if (tg->se[cpu])
9414                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9415
9416                 /*
9417                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9418                  * check on_list without danger of it being re-added.
9419                  */
9420                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9421                         continue;
9422
9423                 rq = cpu_rq(cpu);
9424
9425                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9426                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9427                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9428         }
9429 }
9430
9431 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9432                         struct sched_entity *se, int cpu,
9433                         struct sched_entity *parent)
9434 {
9435         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9436
9437         cfs_rq->tg = tg;
9438         cfs_rq->rq = rq;
9439         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9440
9441         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9442         tg->se[cpu] = se;
9443
9444         /* se could be NULL for root_task_group */
9445         if (!se)
9446                 return;
9447
9448         if (!parent) {
9449                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9450                 se->depth = 0;
9451         } else {
9452                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9453                 se->depth = parent->depth + 1;
9454         }
9455
9456         se->my_q = cfs_rq;
9457         /* guarantee group entities always have weight */
9458         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9459         se->parent = parent;
9460 }
9461
9462 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9463
9464 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9465 {
9466         int i;
9467
9468         /*
9469          * We can't change the weight of the root cgroup.
9470          */
9471         if (!tg->se[0])
9472                 return -EINVAL;
9473
9474         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9475
9476         mutex_lock(&shares_mutex);
9477         if (tg->shares == shares)
9478                 goto done;
9479
9480         tg->shares = shares;
9481         for_each_possible_cpu(i) {
9482                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9483                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9484                 struct rq_flags rf;
9485
9486                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9487                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9488                 update_rq_clock(rq);
9489                 for_each_sched_entity(se) {
9490                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9491                         update_cfs_shares(se);
9492                 }
9493                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9494         }
9495
9496 done:
9497         mutex_unlock(&shares_mutex);
9498         return 0;
9499 }
9500 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9501
9502 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9503
9504 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9505 {
9506         return 1;
9507 }
9508
9509 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9510
9511 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9512
9513 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9514
9515
9516 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9517 {
9518         struct sched_entity *se = &task->se;
9519         unsigned int rr_interval = 0;
9520
9521         /*
9522          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9523          * idle runqueue:
9524          */
9525         if (rq->cfs.load.weight)
9526                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9527
9528         return rr_interval;
9529 }
9530
9531 /*
9532  * All the scheduling class methods:
9533  */
9534 const struct sched_class fair_sched_class = {
9535         .next                   = &idle_sched_class,
9536         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9537         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9538         .yield_task             = yield_task_fair,
9539         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9540
9541         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9542
9543         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9544         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9545
9546 #ifdef CONFIG_SMP
9547         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9548         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9549
9550         .rq_online              = rq_online_fair,
9551         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9552
9553         .task_dead              = task_dead_fair,
9554         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9555 #endif
9556
9557         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9558         .task_tick              = task_tick_fair,
9559         .task_fork              = task_fork_fair,
9560
9561         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9562         .switched_from          = switched_from_fair,
9563         .switched_to            = switched_to_fair,
9564
9565         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9566
9567         .update_curr            = update_curr_fair,
9568
9569 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9570         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9571 #endif
9572 };
9573
9574 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9575 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9576 {
9577         struct cfs_rq *cfs_rq;
9578
9579         rcu_read_lock();
9580         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9581                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9582         rcu_read_unlock();
9583 }
9584
9585 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9586 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9587 {
9588         int node;
9589         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9590
9591         for_each_online_node(node) {
9592                 if (p->numa_faults) {
9593                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9594                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9595                 }
9596                 if (p->numa_group) {
9597                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9598                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9599                 }
9600                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9601         }
9602 }
9603 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9604 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9605
9606 __init void init_sched_fair_class(void)
9607 {
9608 #ifdef CONFIG_SMP
9609         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9610
9611 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9612         nohz.next_balance = jiffies;
9613         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9614 #endif
9615 #endif /* SMP */
9616
9617 }