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