750ae4dbf81228f40ff4e3b480ca18176ff37827
[linux-2.6-microblaze.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_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
431 {
432         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
433 }
434
435 #define entity_is_task(se)      1
436
437 #define for_each_sched_entity(se) \
438                 for (; se; se = NULL)
439
440 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
441 {
442         return &task_rq(p)->cfs;
443 }
444
445 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
446 {
447         struct task_struct *p = task_of(se);
448         struct rq *rq = task_rq(p);
449
450         return &rq->cfs;
451 }
452
453 /* runqueue "owned" by this group */
454 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
455 {
456         return NULL;
457 }
458
459 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
460 {
461 }
462
463 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465 }
466
467 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
468                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
469
470 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void
476 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
477 {
478 }
479
480 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
481
482 static __always_inline
483 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
484
485 /**************************************************************
486  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
487  */
488
489 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
492         if (delta > 0)
493                 max_vruntime = vruntime;
494
495         return max_vruntime;
496 }
497
498 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
499 {
500         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
501         if (delta < 0)
502                 min_vruntime = vruntime;
503
504         return min_vruntime;
505 }
506
507 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
508                                 struct sched_entity *b)
509 {
510         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
511 }
512
513 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
514 {
515         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
516         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
517
518         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
519
520         if (curr) {
521                 if (curr->on_rq)
522                         vruntime = curr->vruntime;
523                 else
524                         curr = NULL;
525         }
526
527         if (leftmost) { /* non-empty tree */
528                 struct sched_entity *se;
529                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
530
531                 if (!curr)
532                         vruntime = se->vruntime;
533                 else
534                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
535         }
536
537         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
538         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
539 #ifndef CONFIG_64BIT
540         smp_wmb();
541         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
542 #endif
543 }
544
545 /*
546  * Enqueue an entity into the rb-tree:
547  */
548 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
551         struct rb_node *parent = NULL;
552         struct sched_entity *entry;
553         bool leftmost = true;
554
555         /*
556          * Find the right place in the rbtree:
557          */
558         while (*link) {
559                 parent = *link;
560                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
561                 /*
562                  * We dont care about collisions. Nodes with
563                  * the same key stay together.
564                  */
565                 if (entity_before(se, entry)) {
566                         link = &parent->rb_left;
567                 } else {
568                         link = &parent->rb_right;
569                         leftmost = false;
570                 }
571         }
572
573         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
574         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
575                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
576 }
577
578 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
579 {
580         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
581 }
582
583 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
584 {
585         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
586
587         if (!left)
588                 return NULL;
589
590         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
591 }
592
593 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
594 {
595         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
596
597         if (!next)
598                 return NULL;
599
600         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
601 }
602
603 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
604 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
605 {
606         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
607
608         if (!last)
609                 return NULL;
610
611         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
612 }
613
614 /**************************************************************
615  * Scheduling class statistics methods:
616  */
617
618 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
619                 void __user *buffer, size_t *lenp,
620                 loff_t *ppos)
621 {
622         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
623         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
624
625         if (ret || !write)
626                 return ret;
627
628         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
629                                         sysctl_sched_min_granularity);
630
631 #define WRT_SYSCTL(name) \
632         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
633         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
634         WRT_SYSCTL(sched_latency);
635         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
636 #undef WRT_SYSCTL
637
638         return 0;
639 }
640 #endif
641
642 /*
643  * delta /= w
644  */
645 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
646 {
647         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
648                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
649
650         return delta;
651 }
652
653 /*
654  * The idea is to set a period in which each task runs once.
655  *
656  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
657  * this period because otherwise the slices get too small.
658  *
659  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
660  */
661 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
662 {
663         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
664                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
665         else
666                 return sysctl_sched_latency;
667 }
668
669 /*
670  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
671  * proportional to the weight.
672  *
673  * s = p*P[w/rw]
674  */
675 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
676 {
677         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
678
679         for_each_sched_entity(se) {
680                 struct load_weight *load;
681                 struct load_weight lw;
682
683                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
684                 load = &cfs_rq->load;
685
686                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
687                         lw = cfs_rq->load;
688
689                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
690                         load = &lw;
691                 }
692                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
693         }
694         return slice;
695 }
696
697 /*
698  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
699  *
700  * vs = s/w
701  */
702 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
703 {
704         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
705 }
706
707 #ifdef CONFIG_SMP
708
709 #include "sched-pelt.h"
710
711 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
712 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
713
714 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
715 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
716 {
717         struct sched_avg *sa = &se->avg;
718
719         sa->last_update_time = 0;
720         /*
721          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
722          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
723          * will definitely be update (after enqueue).
724          */
725         sa->period_contrib = 1023;
726         /*
727          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
728          * they get a chance to stabilize to their real load level.
729          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
730          * nothing has been attached to the task group yet.
731          */
732         if (entity_is_task(se))
733                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
734         sa->load_sum = LOAD_AVG_MAX;
735         /*
736          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
737          */
738         sa->util_avg = 0;
739         sa->util_sum = 0;
740         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
741 }
742
743 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
744 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
745
746 /*
747  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
748  * based on the cfs_rq's current util_avg:
749  *
750  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
751  *
752  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
753  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
754  * as when the series is a harmonic series.
755  *
756  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
757  * only 1/2 of the left utilization budget:
758  *
759  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
760  *
761  * where n denotes the nth task.
762  *
763  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
764  *
765  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
766  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
767  *
768  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
769  * if util_avg > util_avg_cap.
770  */
771 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
772 {
773         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
774         struct sched_avg *sa = &se->avg;
775         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
776
777         if (cap > 0) {
778                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
779                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
780                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
781
782                         if (sa->util_avg > cap)
783                                 sa->util_avg = cap;
784                 } else {
785                         sa->util_avg = cap;
786                 }
787                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
788         }
789
790         if (entity_is_task(se)) {
791                 struct task_struct *p = task_of(se);
792                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
793                         /*
794                          * For !fair tasks do:
795                          *
796                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
797                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
798                         switched_from_fair(rq, p);
799                          *
800                          * such that the next switched_to_fair() has the
801                          * expected state.
802                          */
803                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
804                         return;
805                 }
806         }
807
808         attach_entity_cfs_rq(se);
809 }
810
811 #else /* !CONFIG_SMP */
812 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
813 {
814 }
815 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
816 {
817 }
818 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
819 {
820 }
821 #endif /* CONFIG_SMP */
822
823 /*
824  * Update the current task's runtime statistics.
825  */
826 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
827 {
828         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
829         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
830         u64 delta_exec;
831
832         if (unlikely(!curr))
833                 return;
834
835         delta_exec = now - curr->exec_start;
836         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
837                 return;
838
839         curr->exec_start = now;
840
841         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
842                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
843
844         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
845         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
846
847         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
848         update_min_vruntime(cfs_rq);
849
850         if (entity_is_task(curr)) {
851                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
852
853                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
854                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
855                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
856         }
857
858         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
859 }
860
861 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
862 {
863         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
864 }
865
866 static inline void
867 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
868 {
869         u64 wait_start, prev_wait_start;
870
871         if (!schedstat_enabled())
872                 return;
873
874         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
875         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
876
877         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
878             likely(wait_start > prev_wait_start))
879                 wait_start -= prev_wait_start;
880
881         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
882 }
883
884 static inline void
885 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
886 {
887         struct task_struct *p;
888         u64 delta;
889
890         if (!schedstat_enabled())
891                 return;
892
893         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
894
895         if (entity_is_task(se)) {
896                 p = task_of(se);
897                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
898                         /*
899                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
900                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
901                          * prior to migration.
902                          */
903                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
904                         return;
905                 }
906                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
907         }
908
909         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
910                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
911         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
912         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
913         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
914 }
915
916 static inline void
917 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
918 {
919         struct task_struct *tsk = NULL;
920         u64 sleep_start, block_start;
921
922         if (!schedstat_enabled())
923                 return;
924
925         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
926         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
927
928         if (entity_is_task(se))
929                 tsk = task_of(se);
930
931         if (sleep_start) {
932                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
933
934                 if ((s64)delta < 0)
935                         delta = 0;
936
937                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
938                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
939
940                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
941                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
942
943                 if (tsk) {
944                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
945                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
946                 }
947         }
948         if (block_start) {
949                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
950
951                 if ((s64)delta < 0)
952                         delta = 0;
953
954                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
955                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
956
957                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
958                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
959
960                 if (tsk) {
961                         if (tsk->in_iowait) {
962                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
963                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
964                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
965                         }
966
967                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
968
969                         /*
970                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
971                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
972                          * amount of time that the task spent sleeping:
973                          */
974                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
975                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
976                                                 (void *)get_wchan(tsk),
977                                                 delta >> 20);
978                         }
979                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
980                 }
981         }
982 }
983
984 /*
985  * Task is being enqueued - update stats:
986  */
987 static inline void
988 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
989 {
990         if (!schedstat_enabled())
991                 return;
992
993         /*
994          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
995          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
996          */
997         if (se != cfs_rq->curr)
998                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
999
1000         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1001                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1002 }
1003
1004 static inline void
1005 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1006 {
1007
1008         if (!schedstat_enabled())
1009                 return;
1010
1011         /*
1012          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1013          * waiting task:
1014          */
1015         if (se != cfs_rq->curr)
1016                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1017
1018         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1019                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1020
1021                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1022                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1023                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1024                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1025                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1026                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1027         }
1028 }
1029
1030 /*
1031  * We are picking a new current task - update its stats:
1032  */
1033 static inline void
1034 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1035 {
1036         /*
1037          * We are starting a new run period:
1038          */
1039         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1040 }
1041
1042 /**************************************************
1043  * Scheduling class queueing methods:
1044  */
1045
1046 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1047 /*
1048  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1049  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1050  * numa_balancing_scan_size.
1051  */
1052 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1053 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1054
1055 /* Portion of address space to scan in MB */
1056 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1057
1058 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1059 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1060
1061 struct numa_group {
1062         atomic_t refcount;
1063
1064         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1065         int nr_tasks;
1066         pid_t gid;
1067         int active_nodes;
1068
1069         struct rcu_head rcu;
1070         unsigned long total_faults;
1071         unsigned long max_faults_cpu;
1072         /*
1073          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1074          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1075          * more by CPU use than by memory faults.
1076          */
1077         unsigned long *faults_cpu;
1078         unsigned long faults[0];
1079 };
1080
1081 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1082 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1083
1084 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1085 {
1086         unsigned long rss = 0;
1087         unsigned long nr_scan_pages;
1088
1089         /*
1090          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1091          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1092          * on resident pages
1093          */
1094         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1095         rss = get_mm_rss(p->mm);
1096         if (!rss)
1097                 rss = nr_scan_pages;
1098
1099         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1100         return rss / nr_scan_pages;
1101 }
1102
1103 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1104 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1105
1106 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1107 {
1108         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1109         unsigned int scan, floor;
1110         unsigned int windows = 1;
1111
1112         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1113                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1114         floor = 1000 / windows;
1115
1116         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1117         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1118 }
1119
1120 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1121 {
1122         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1123         unsigned long period = smin;
1124
1125         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1126         if (p->numa_group) {
1127                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1128                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1129                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1130
1131                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1132                 period *= shared + 1;
1133                 period /= private + shared + 1;
1134         }
1135
1136         return max(smin, period);
1137 }
1138
1139 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1140 {
1141         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1142         unsigned long smax;
1143
1144         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1145         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1146
1147         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1148         if (p->numa_group) {
1149                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1150                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1151                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1152                 unsigned long period = smax;
1153
1154                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1155                 period *= shared + 1;
1156                 period /= private + shared + 1;
1157
1158                 smax = max(smax, period);
1159         }
1160
1161         return max(smin, smax);
1162 }
1163
1164 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1165 {
1166         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1167         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1168 }
1169
1170 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1171 {
1172         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1173         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1174 }
1175
1176 /* Shared or private faults. */
1177 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1178
1179 /* Memory and CPU locality */
1180 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1181
1182 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1183 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1184
1185 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1186 {
1187         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1188 }
1189
1190 /*
1191  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1192  * occupy the first half of the array. The second half of the
1193  * array is for current counters, which are averaged into the
1194  * first set by task_numa_placement.
1195  */
1196 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1197 {
1198         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1199 }
1200
1201 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1202 {
1203         if (!p->numa_faults)
1204                 return 0;
1205
1206         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1207                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1208 }
1209
1210 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1211 {
1212         if (!p->numa_group)
1213                 return 0;
1214
1215         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1216                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1217 }
1218
1219 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1220 {
1221         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1222                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1223 }
1224
1225 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1226 {
1227         unsigned long faults = 0;
1228         int node;
1229
1230         for_each_online_node(node) {
1231                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1232         }
1233
1234         return faults;
1235 }
1236
1237 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1238 {
1239         unsigned long faults = 0;
1240         int node;
1241
1242         for_each_online_node(node) {
1243                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1244         }
1245
1246         return faults;
1247 }
1248
1249 /*
1250  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1251  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1252  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1253  */
1254 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1255
1256 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1257 {
1258         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1259 }
1260
1261 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1262 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1263                                         int maxdist, bool task)
1264 {
1265         unsigned long score = 0;
1266         int node;
1267
1268         /*
1269          * All nodes are directly connected, and the same distance
1270          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1271          */
1272         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1273                 return 0;
1274
1275         /*
1276          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1277          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1278          */
1279         for_each_online_node(node) {
1280                 unsigned long faults;
1281                 int dist = node_distance(nid, node);
1282
1283                 /*
1284                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1285                  * for placement; nid was already counted.
1286                  */
1287                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1288                         continue;
1289
1290                 /*
1291                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1292                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1293                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1294                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1295                  * of each group. Skip other nodes.
1296                  */
1297                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1298                                         dist > maxdist)
1299                         continue;
1300
1301                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1302                 if (task)
1303                         faults = task_faults(p, node);
1304                 else
1305                         faults = group_faults(p, node);
1306
1307                 /*
1308                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1309                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1310                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1311                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1312                  * The further away a node is, the less the faults count.
1313                  * This seems to result in good task placement.
1314                  */
1315                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1316                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1317                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1318                 }
1319
1320                 score += faults;
1321         }
1322
1323         return score;
1324 }
1325
1326 /*
1327  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1328  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1329  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1330  * evenly spread out between numa nodes.
1331  */
1332 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1333                                         int dist)
1334 {
1335         unsigned long faults, total_faults;
1336
1337         if (!p->numa_faults)
1338                 return 0;
1339
1340         total_faults = p->total_numa_faults;
1341
1342         if (!total_faults)
1343                 return 0;
1344
1345         faults = task_faults(p, nid);
1346         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1347
1348         return 1000 * faults / total_faults;
1349 }
1350
1351 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1352                                          int dist)
1353 {
1354         unsigned long faults, total_faults;
1355
1356         if (!p->numa_group)
1357                 return 0;
1358
1359         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1360
1361         if (!total_faults)
1362                 return 0;
1363
1364         faults = group_faults(p, nid);
1365         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1366
1367         return 1000 * faults / total_faults;
1368 }
1369
1370 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1371                                 int src_nid, int dst_cpu)
1372 {
1373         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1374         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1375         int last_cpupid, this_cpupid;
1376
1377         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1378
1379         /*
1380          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1381          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1382          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1383          *
1384          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1385          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1386          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1387          *
1388          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1389          * same result twice in a row, given these samples are fully
1390          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1391          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1392          *
1393          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1394          * act on an unlikely task<->page relation.
1395          */
1396         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1397         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1398                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1399                 return false;
1400
1401         /* Always allow migrate on private faults */
1402         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1403                 return true;
1404
1405         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1406         if (!ng)
1407                 return true;
1408
1409         /*
1410          * Destination node is much more heavily used than the source
1411          * node? Allow migration.
1412          */
1413         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1414                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1415                 return true;
1416
1417         /*
1418          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1419          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1420          *
1421          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1422          * --------------- * - > ---------------
1423          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1424          */
1425         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1426                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1427 }
1428
1429 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1430 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1431 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1432 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1433
1434 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1435 struct numa_stats {
1436         unsigned long nr_running;
1437         unsigned long load;
1438
1439         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1440         unsigned long compute_capacity;
1441
1442         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1443         unsigned long task_capacity;
1444         int has_free_capacity;
1445 };
1446
1447 /*
1448  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1449  */
1450 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1451 {
1452         int smt, cpu, cpus = 0;
1453         unsigned long capacity;
1454
1455         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1456         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1457                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1458
1459                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1460                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1461                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1462
1463                 cpus++;
1464         }
1465
1466         /*
1467          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1468          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1469          * not find this node attractive.
1470          *
1471          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1472          * imbalance and bail there.
1473          */
1474         if (!cpus)
1475                 return;
1476
1477         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1478         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1479         capacity = cpus / smt; /* cores */
1480
1481         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1482                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1483         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1484 }
1485
1486 struct task_numa_env {
1487         struct task_struct *p;
1488
1489         int src_cpu, src_nid;
1490         int dst_cpu, dst_nid;
1491
1492         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1493
1494         int imbalance_pct;
1495         int dist;
1496
1497         struct task_struct *best_task;
1498         long best_imp;
1499         int best_cpu;
1500 };
1501
1502 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1503                              struct task_struct *p, long imp)
1504 {
1505         if (env->best_task)
1506                 put_task_struct(env->best_task);
1507         if (p)
1508                 get_task_struct(p);
1509
1510         env->best_task = p;
1511         env->best_imp = imp;
1512         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1513 }
1514
1515 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1516                                 struct task_numa_env *env)
1517 {
1518         long imb, old_imb;
1519         long orig_src_load, orig_dst_load;
1520         long src_capacity, dst_capacity;
1521
1522         /*
1523          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1524          *
1525          * src_load        dst_load
1526          * ------------ vs ---------
1527          * src_capacity    dst_capacity
1528          */
1529         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1530         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1531
1532         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1533         if (dst_load < src_load)
1534                 swap(dst_load, src_load);
1535
1536         /* Is the difference below the threshold? */
1537         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1538               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1539         if (imb <= 0)
1540                 return false;
1541
1542         /*
1543          * The imbalance is above the allowed threshold.
1544          * Compare it with the old imbalance.
1545          */
1546         orig_src_load = env->src_stats.load;
1547         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1548
1549         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1550                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1551
1552         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1553                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1554
1555         /* Would this change make things worse? */
1556         return (imb > old_imb);
1557 }
1558
1559 /*
1560  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1561  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1562  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1563  * be exchanged with the source task
1564  */
1565 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1566                               long taskimp, long groupimp)
1567 {
1568         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1569         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1570         struct task_struct *cur;
1571         long src_load, dst_load;
1572         long load;
1573         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1574         long moveimp = imp;
1575         int dist = env->dist;
1576
1577         rcu_read_lock();
1578         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1579         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1580                 cur = NULL;
1581
1582         /*
1583          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1584          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1585          */
1586         if (cur == env->p)
1587                 goto unlock;
1588
1589         /*
1590          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1591          * source and destination node. Calculate the total differential for
1592          * the source task and potential destination task. The more negative
1593          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1594          * be incurred if the tasks were swapped.
1595          */
1596         if (cur) {
1597                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1598                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1599                         goto unlock;
1600
1601                 /*
1602                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1603                  * in any group then look only at task weights.
1604                  */
1605                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1606                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1607                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1608                         /*
1609                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1610                          * tasks within a group over tiny differences.
1611                          */
1612                         if (cur->numa_group)
1613                                 imp -= imp/16;
1614                 } else {
1615                         /*
1616                          * Compare the group weights. If a task is all by
1617                          * itself (not part of a group), use the task weight
1618                          * instead.
1619                          */
1620                         if (cur->numa_group)
1621                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1622                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1623                         else
1624                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1625                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1626                 }
1627         }
1628
1629         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1630                 goto unlock;
1631
1632         if (!cur) {
1633                 /* Is there capacity at our destination? */
1634                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1635                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1636                         goto unlock;
1637
1638                 goto balance;
1639         }
1640
1641         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1642         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1643                         dst_rq->nr_running == 1)
1644                 goto assign;
1645
1646         /*
1647          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1648          */
1649 balance:
1650         load = task_h_load(env->p);
1651         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1652         src_load = env->src_stats.load - load;
1653
1654         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1655                 /*
1656                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1657                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1658                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1659                  * so an actually idle CPU will win.
1660                  */
1661                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1662                         imp = moveimp - 1;
1663                         cur = NULL;
1664                         goto assign;
1665                 }
1666         }
1667
1668         if (imp <= env->best_imp)
1669                 goto unlock;
1670
1671         if (cur) {
1672                 load = task_h_load(cur);
1673                 dst_load -= load;
1674                 src_load += load;
1675         }
1676
1677         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1678                 goto unlock;
1679
1680         /*
1681          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1682          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1683          */
1684         if (!cur) {
1685                 /*
1686                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1687                  * can be used from IRQ context.
1688                  */
1689                 local_irq_disable();
1690                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1691                                                    env->dst_cpu);
1692                 local_irq_enable();
1693         }
1694
1695 assign:
1696         task_numa_assign(env, cur, imp);
1697 unlock:
1698         rcu_read_unlock();
1699 }
1700
1701 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1702                                 long taskimp, long groupimp)
1703 {
1704         int cpu;
1705
1706         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1707                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1708                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1709                         continue;
1710
1711                 env->dst_cpu = cpu;
1712                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1713         }
1714 }
1715
1716 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1717 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1718 {
1719         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1720         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1721
1722         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1723                 return false;
1724
1725         /*
1726          * Only consider a task move if the source has a higher load
1727          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1728          *
1729          *      src->load                dst->load
1730          * --------------------- vs ---------------------
1731          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1732          */
1733         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1734
1735             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1736                 return true;
1737
1738         return false;
1739 }
1740
1741 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1742 {
1743         struct task_numa_env env = {
1744                 .p = p,
1745
1746                 .src_cpu = task_cpu(p),
1747                 .src_nid = task_node(p),
1748
1749                 .imbalance_pct = 112,
1750
1751                 .best_task = NULL,
1752                 .best_imp = 0,
1753                 .best_cpu = -1,
1754         };
1755         struct sched_domain *sd;
1756         unsigned long taskweight, groupweight;
1757         int nid, ret, dist;
1758         long taskimp, groupimp;
1759
1760         /*
1761          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1762          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1763          *
1764          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1765          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1766          * to satisfy here.
1767          */
1768         rcu_read_lock();
1769         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1770         if (sd)
1771                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1772         rcu_read_unlock();
1773
1774         /*
1775          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1776          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1777          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1778          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1779          */
1780         if (unlikely(!sd)) {
1781                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1782                 return -EINVAL;
1783         }
1784
1785         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1786         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1787         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1788         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1789         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1790         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1791         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1792         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1793
1794         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1795         if (numa_has_capacity(&env))
1796                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1797
1798         /*
1799          * Look at other nodes in these cases:
1800          * - there is no space available on the preferred_nid
1801          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1802          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1803          *   we need to check other locations.
1804          */
1805         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1806                 for_each_online_node(nid) {
1807                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1808                                 continue;
1809
1810                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1811                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1812                                                 dist != env.dist) {
1813                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1814                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1815                         }
1816
1817                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1818                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1819                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1820                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1821                                 continue;
1822
1823                         env.dist = dist;
1824                         env.dst_nid = nid;
1825                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1826                         if (numa_has_capacity(&env))
1827                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1828                 }
1829         }
1830
1831         /*
1832          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1833          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1834          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1835          * settle down.
1836          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1837          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1838          */
1839         if (p->numa_group) {
1840                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1841
1842                 if (env.best_cpu == -1)
1843                         nid = env.src_nid;
1844                 else
1845                         nid = env.dst_nid;
1846
1847                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1848                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1849         }
1850
1851         /* No better CPU than the current one was found. */
1852         if (env.best_cpu == -1)
1853                 return -EAGAIN;
1854
1855         /*
1856          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1857          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1858          */
1859         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1860
1861         if (env.best_task == NULL) {
1862                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1863                 if (ret != 0)
1864                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1865                 return ret;
1866         }
1867
1868         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1869         if (ret != 0)
1870                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1871         put_task_struct(env.best_task);
1872         return ret;
1873 }
1874
1875 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1876 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1877 {
1878         unsigned long interval = HZ;
1879
1880         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1881         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1882                 return;
1883
1884         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1885         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1886         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1887
1888         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1889         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1890                 return;
1891
1892         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1893         task_numa_migrate(p);
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1898  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1899  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1900  * located.
1901  */
1902 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1903 {
1904         unsigned long faults, max_faults = 0;
1905         int nid, active_nodes = 0;
1906
1907         for_each_online_node(nid) {
1908                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1909                 if (faults > max_faults)
1910                         max_faults = faults;
1911         }
1912
1913         for_each_online_node(nid) {
1914                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1915                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1916                         active_nodes++;
1917         }
1918
1919         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1920         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1921 }
1922
1923 /*
1924  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1925  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1926  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1927  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1928  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1929  */
1930 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1931 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1932
1933 /*
1934  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1935  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1936  * the page accesses are shared with other processes.
1937  * Otherwise, decrease the scan period.
1938  */
1939 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1940                         unsigned long shared, unsigned long private)
1941 {
1942         unsigned int period_slot;
1943         int lr_ratio, ps_ratio;
1944         int diff;
1945
1946         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1947         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1948
1949         /*
1950          * If there were no record hinting faults then either the task is
1951          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1952          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1953          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1954          * node is overloaded. In either case, scan slower
1955          */
1956         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1957                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1958                         p->numa_scan_period << 1);
1959
1960                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1961                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1962
1963                 return;
1964         }
1965
1966         /*
1967          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1968          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1969          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1970          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1971          */
1972         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1973         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1974         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1975
1976         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1977                 /*
1978                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1979                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1980                  */
1981                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1982                 if (!slot)
1983                         slot = 1;
1984                 diff = slot * period_slot;
1985         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1986                 /*
1987                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1988                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1989                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1990                  */
1991                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1992                 if (!slot)
1993                         slot = 1;
1994                 diff = slot * period_slot;
1995         } else {
1996                 /*
1997                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1998                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1999                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2000                  */
2001                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2002                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2003         }
2004
2005         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2006                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2007         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2012  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2013  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2014  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2015  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2016  */
2017 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2018 {
2019         u64 runtime, delta, now;
2020         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2021         now = p->se.exec_start;
2022         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2023
2024         if (p->last_task_numa_placement) {
2025                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2026                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2027         } else {
2028                 delta = p->se.avg.load_sum;
2029                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2030         }
2031
2032         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2033         p->last_task_numa_placement = now;
2034
2035         return delta;
2036 }
2037
2038 /*
2039  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2040  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2041  * otherwise workloads might not converge.
2042  */
2043 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2044 {
2045         nodemask_t nodes;
2046         int dist;
2047
2048         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2049         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2050                 return nid;
2051
2052         /*
2053          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2054          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2055          * both the node itself, and on nearby nodes.
2056          */
2057         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2058                 unsigned long score, max_score = 0;
2059                 int node, max_node = nid;
2060
2061                 dist = sched_max_numa_distance;
2062
2063                 for_each_online_node(node) {
2064                         score = group_weight(p, node, dist);
2065                         if (score > max_score) {
2066                                 max_score = score;
2067                                 max_node = node;
2068                         }
2069                 }
2070                 return max_node;
2071         }
2072
2073         /*
2074          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2075          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2076          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2077          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2078          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2079          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2080          * keep the complexity of the search down.
2081          */
2082         nodes = node_online_map;
2083         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2084                 unsigned long max_faults = 0;
2085                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2086                 int a, b;
2087
2088                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2089                 if (!find_numa_distance(dist))
2090                         continue;
2091
2092                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2093                         unsigned long faults = 0;
2094                         nodemask_t this_group;
2095                         nodes_clear(this_group);
2096
2097                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2098                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2099                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2100                                         faults += group_faults(p, b);
2101                                         node_set(b, this_group);
2102                                         node_clear(b, nodes);
2103                                 }
2104                         }
2105
2106                         /* Remember the top group. */
2107                         if (faults > max_faults) {
2108                                 max_faults = faults;
2109                                 max_group = this_group;
2110                                 /*
2111                                  * subtle: at the smallest distance there is
2112                                  * just one node left in each "group", the
2113                                  * winner is the preferred nid.
2114                                  */
2115                                 nid = a;
2116                         }
2117                 }
2118                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2119                 if (!max_faults)
2120                         break;
2121                 nodes = max_group;
2122         }
2123         return nid;
2124 }
2125
2126 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2127 {
2128         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2129         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2130         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2131         unsigned long total_faults;
2132         u64 runtime, period;
2133         spinlock_t *group_lock = NULL;
2134
2135         /*
2136          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2137          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2138          * that the field is read in a single access:
2139          */
2140         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2141         if (p->numa_scan_seq == seq)
2142                 return;
2143         p->numa_scan_seq = seq;
2144         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2145
2146         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2147                        p->numa_faults_locality[1];
2148         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2149
2150         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2151         if (p->numa_group) {
2152                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2153                 spin_lock_irq(group_lock);
2154         }
2155
2156         /* Find the node with the highest number of faults */
2157         for_each_online_node(nid) {
2158                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2159                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2160                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2161                 int priv;
2162
2163                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2164                         long diff, f_diff, f_weight;
2165
2166                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2167                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2168                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2169                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2170
2171                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2172                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2173                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2174                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2175
2176                         /*
2177                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2178                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2179                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2180                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2181                          * faults are less important.
2182                          */
2183                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2184                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2185                                    (total_faults + 1);
2186                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2187                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2188
2189                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2190                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2191                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2192                         p->total_numa_faults += diff;
2193                         if (p->numa_group) {
2194                                 /*
2195                                  * safe because we can only change our own group
2196                                  *
2197                                  * mem_idx represents the offset for a given
2198                                  * nid and priv in a specific region because it
2199                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2200                                  */
2201                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2202                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2203                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2204                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2205                         }
2206                 }
2207
2208                 if (faults > max_faults) {
2209                         max_faults = faults;
2210                         max_nid = nid;
2211                 }
2212
2213                 if (group_faults > max_group_faults) {
2214                         max_group_faults = group_faults;
2215                         max_group_nid = nid;
2216                 }
2217         }
2218
2219         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2220
2221         if (p->numa_group) {
2222                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2223                 spin_unlock_irq(group_lock);
2224                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2225         }
2226
2227         if (max_faults) {
2228                 /* Set the new preferred node */
2229                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2230                         sched_setnuma(p, max_nid);
2231
2232                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2233                         numa_migrate_preferred(p);
2234         }
2235 }
2236
2237 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2238 {
2239         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2240 }
2241
2242 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2243 {
2244         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2245                 kfree_rcu(grp, rcu);
2246 }
2247
2248 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2249                         int *priv)
2250 {
2251         struct numa_group *grp, *my_grp;
2252         struct task_struct *tsk;
2253         bool join = false;
2254         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2255         int i;
2256
2257         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2258                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2259                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2260
2261                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2262                 if (!grp)
2263                         return;
2264
2265                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2266                 grp->active_nodes = 1;
2267                 grp->max_faults_cpu = 0;
2268                 spin_lock_init(&grp->lock);
2269                 grp->gid = p->pid;
2270                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2271                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2272                                                 nr_node_ids;
2273
2274                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2275                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2276
2277                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2278
2279                 grp->nr_tasks++;
2280                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2281         }
2282
2283         rcu_read_lock();
2284         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2285
2286         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2287                 goto no_join;
2288
2289         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2290         if (!grp)
2291                 goto no_join;
2292
2293         my_grp = p->numa_group;
2294         if (grp == my_grp)
2295                 goto no_join;
2296
2297         /*
2298          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2299          * the other task will join us.
2300          */
2301         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2302                 goto no_join;
2303
2304         /*
2305          * Tie-break on the grp address.
2306          */
2307         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2308                 goto no_join;
2309
2310         /* Always join threads in the same process. */
2311         if (tsk->mm == current->mm)
2312                 join = true;
2313
2314         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2315         if (flags & TNF_SHARED)
2316                 join = true;
2317
2318         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2319         *priv = !join;
2320
2321         if (join && !get_numa_group(grp))
2322                 goto no_join;
2323
2324         rcu_read_unlock();
2325
2326         if (!join)
2327                 return;
2328
2329         BUG_ON(irqs_disabled());
2330         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2331
2332         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2333                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2334                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2335         }
2336         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2337         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2338
2339         my_grp->nr_tasks--;
2340         grp->nr_tasks++;
2341
2342         spin_unlock(&my_grp->lock);
2343         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2344
2345         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2346
2347         put_numa_group(my_grp);
2348         return;
2349
2350 no_join:
2351         rcu_read_unlock();
2352         return;
2353 }
2354
2355 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2356 {
2357         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2358         void *numa_faults = p->numa_faults;
2359         unsigned long flags;
2360         int i;
2361
2362         if (grp) {
2363                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2364                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2365                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2366                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2367
2368                 grp->nr_tasks--;
2369                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2370                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2371                 put_numa_group(grp);
2372         }
2373
2374         p->numa_faults = NULL;
2375         kfree(numa_faults);
2376 }
2377
2378 /*
2379  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2380  */
2381 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2382 {
2383         struct task_struct *p = current;
2384         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2385         int cpu_node = task_node(current);
2386         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2387         struct numa_group *ng;
2388         int priv;
2389
2390         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2391                 return;
2392
2393         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2394         if (!p->mm)
2395                 return;
2396
2397         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2398         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2399                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2400                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2401
2402                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2403                 if (!p->numa_faults)
2404                         return;
2405
2406                 p->total_numa_faults = 0;
2407                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2408         }
2409
2410         /*
2411          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2412          * to be private if the accessing pid has not changed
2413          */
2414         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2415                 priv = 1;
2416         } else {
2417                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2418                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2419                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2420         }
2421
2422         /*
2423          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2424          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2425          * actively using should be counted as local. This allows the
2426          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2427          */
2428         ng = p->numa_group;
2429         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2430                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2431                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2432                 local = 1;
2433
2434         task_numa_placement(p);
2435
2436         /*
2437          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2438          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2439          */
2440         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2441                 numa_migrate_preferred(p);
2442
2443         if (migrated)
2444                 p->numa_pages_migrated += pages;
2445         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2446                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2447
2448         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2449         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2450         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2451 }
2452
2453 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2454 {
2455         /*
2456          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2457          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2458          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2459          * much of an issue though, since this is just used for
2460          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2461          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2462          */
2463         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2464         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2465 }
2466
2467 /*
2468  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2469  * Triggered from task_tick_numa().
2470  */
2471 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2472 {
2473         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2474         struct task_struct *p = current;
2475         struct mm_struct *mm = p->mm;
2476         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2477         struct vm_area_struct *vma;
2478         unsigned long start, end;
2479         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2480         long pages, virtpages;
2481
2482         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2483
2484         work->next = work; /* protect against double add */
2485         /*
2486          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2487          *
2488          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2489          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2490          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2491          * work.
2492          */
2493         if (p->flags & PF_EXITING)
2494                 return;
2495
2496         if (!mm->numa_next_scan) {
2497                 mm->numa_next_scan = now +
2498                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2499         }
2500
2501         /*
2502          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2503          */
2504         migrate = mm->numa_next_scan;
2505         if (time_before(now, migrate))
2506                 return;
2507
2508         if (p->numa_scan_period == 0) {
2509                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2510                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2511         }
2512
2513         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2514         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2515                 return;
2516
2517         /*
2518          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2519          * the next time around.
2520          */
2521         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2522
2523         start = mm->numa_scan_offset;
2524         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2525         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2526         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2527         if (!pages)
2528                 return;
2529
2530
2531         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2532                 return;
2533         vma = find_vma(mm, start);
2534         if (!vma) {
2535                 reset_ptenuma_scan(p);
2536                 start = 0;
2537                 vma = mm->mmap;
2538         }
2539         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2540                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2541                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2542                         continue;
2543                 }
2544
2545                 /*
2546                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2547                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2548                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2549                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2550                  */
2551                 if (!vma->vm_mm ||
2552                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2553                         continue;
2554
2555                 /*
2556                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2557                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2558                  */
2559                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2560                         continue;
2561
2562                 do {
2563                         start = max(start, vma->vm_start);
2564                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2565                         end = min(end, vma->vm_end);
2566                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2567
2568                         /*
2569                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2570                          * hpages that have at least one present PTE that
2571                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2572                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2573                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2574                          * areas faster.
2575                          */
2576                         if (nr_pte_updates)
2577                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2578                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2579
2580                         start = end;
2581                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2582                                 goto out;
2583
2584                         cond_resched();
2585                 } while (end != vma->vm_end);
2586         }
2587
2588 out:
2589         /*
2590          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2591          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2592          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2593          * scanner to the start so check it now.
2594          */
2595         if (vma)
2596                 mm->numa_scan_offset = start;
2597         else
2598                 reset_ptenuma_scan(p);
2599         up_read(&mm->mmap_sem);
2600
2601         /*
2602          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2603          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2604          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2605          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2606          */
2607         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2608                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2609                 p->node_stamp += 32 * diff;
2610         }
2611 }
2612
2613 /*
2614  * Drive the periodic memory faults..
2615  */
2616 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2617 {
2618         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2619         u64 period, now;
2620
2621         /*
2622          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2623          */
2624         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2625                 return;
2626
2627         /*
2628          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2629          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2630          * task needs to have done some actual work before we bother with
2631          * NUMA placement.
2632          */
2633         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2634         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2635
2636         if (now > curr->node_stamp + period) {
2637                 if (!curr->node_stamp)
2638                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2639                 curr->node_stamp += period;
2640
2641                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2642                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2643                         task_work_add(curr, work, true);
2644                 }
2645         }
2646 }
2647
2648 #else
2649 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2650 {
2651 }
2652
2653 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2654 {
2655 }
2656
2657 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2658 {
2659 }
2660
2661 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2662
2663 static void
2664 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2665 {
2666         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2667         if (!parent_entity(se))
2668                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2669 #ifdef CONFIG_SMP
2670         if (entity_is_task(se)) {
2671                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2672
2673                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2674                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2675         }
2676 #endif
2677         cfs_rq->nr_running++;
2678 }
2679
2680 static void
2681 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2682 {
2683         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2684         if (!parent_entity(se))
2685                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2686 #ifdef CONFIG_SMP
2687         if (entity_is_task(se)) {
2688                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2689                 list_del_init(&se->group_node);
2690         }
2691 #endif
2692         cfs_rq->nr_running--;
2693 }
2694
2695 /*
2696  * Signed add and clamp on underflow.
2697  *
2698  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2699  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2700  * values.
2701  */
2702 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2703         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2704         typeof(_val) val = (_val);                              \
2705         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2706                                                                 \
2707         res = var + val;                                        \
2708                                                                 \
2709         if (val < 0 && res > var)                               \
2710                 res = 0;                                        \
2711                                                                 \
2712         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2713 } while (0)
2714
2715 /*
2716  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2717  *
2718  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2719  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2720  * values.
2721  */
2722 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2723         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2724         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2725         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2726         res = var - val;                                        \
2727         if (res > var)                                          \
2728                 res = 0;                                        \
2729         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2730 } while (0)
2731
2732 #ifdef CONFIG_SMP
2733 /*
2734  * XXX we want to get rid of this helper and use the full load resolution.
2735  */
2736 static inline long se_weight(struct sched_entity *se)
2737 {
2738         return scale_load_down(se->load.weight);
2739 }
2740
2741 static inline void
2742 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2743 {
2744         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg;
2745         cfs_rq->runnable_load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2746 }
2747
2748 static inline void
2749 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2750 {
2751         sub_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, se->avg.load_avg);
2752         sub_positive(&cfs_rq->runnable_load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2753 }
2754
2755 static inline void
2756 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2757 {
2758         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2759         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2760 }
2761
2762 static inline void
2763 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2764 {
2765         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2766         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2767 }
2768 #else
2769 static inline void
2770 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2771 static inline void
2772 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2773 static inline void
2774 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2775 static inline void
2776 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2777 #endif
2778
2779 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2780 # ifdef CONFIG_SMP
2781 /*
2782  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2783  * global sum we all love to hate.
2784  *
2785  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2786  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2787  *
2788  *                     tg->weight * grq->load.weight
2789  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2790  *                        \Sum grq->load.weight
2791  *
2792  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2793  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2794  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2795  *
2796  * So instead of the above, we substitute:
2797  *
2798  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2799  *
2800  * which yields the following:
2801  *
2802  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2803  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2804  *                              tg->load_avg
2805  *
2806  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2807  *
2808  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2809  *
2810  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2811  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2812  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2813  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2814  * yielding bad latency etc..
2815  *
2816  * Now, in that special case (1) reduces to:
2817  *
2818  *                     tg->weight * grq->load.weight
2819  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg>weight   (4)
2820  *                          grp->load.weight
2821  *
2822  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2823  *
2824  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2825  * UP case, like:
2826  *
2827  *   ge->load.weight =
2828  *
2829  *              tg->weight * grq->load.weight
2830  *     ---------------------------------------------------         (5)
2831  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2832  *
2833  *
2834  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2835  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2836  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2837  *
2838  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2839  *
2840  * hence icky!
2841  */
2842 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2843 {
2844         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2845         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2846
2847         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2848
2849         /*
2850          * Because (5) drops to 0 when the cfs_rq is idle, we need to use (3)
2851          * as a lower bound.
2852          */
2853         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2854
2855         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2856
2857         /* Ensure tg_weight >= load */
2858         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2859         tg_weight += load;
2860
2861         shares = (tg_shares * load);
2862         if (tg_weight)
2863                 shares /= tg_weight;
2864
2865         /*
2866          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2867          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2868          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2869          * the group on a CPU.
2870          *
2871          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2872          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2873          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2874          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2875          * instead of 0.
2876          */
2877         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2878 }
2879 # endif /* CONFIG_SMP */
2880
2881 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2882                             unsigned long weight)
2883 {
2884         if (se->on_rq) {
2885                 /* commit outstanding execution time */
2886                 if (cfs_rq->curr == se)
2887                         update_curr(cfs_rq);
2888                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2889                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2890         }
2891         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2892
2893         update_load_set(&se->load, weight);
2894
2895 #ifdef CONFIG_SMP
2896         se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum,
2897                                    LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib);
2898 #endif
2899
2900         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2901         if (se->on_rq) {
2902                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2903                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2904         }
2905 }
2906
2907 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2908
2909 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2910 {
2911         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2912         long shares;
2913
2914         if (!cfs_rq)
2915                 return;
2916
2917         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2918                 return;
2919
2920 #ifndef CONFIG_SMP
2921         shares = READ_ONCE(cfs_rq->tg->shares);
2922
2923         if (likely(se->load.weight == shares))
2924                 return;
2925 #else
2926         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq);
2927 #endif
2928
2929         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2930 }
2931
2932 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2933 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2934 {
2935 }
2936 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2937
2938 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2939 {
2940         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2941
2942         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
2943                 /*
2944                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2945                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2946                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2947                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2948                  * the next tick/schedule should update.
2949                  *
2950                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2951                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2952                  * number include things like RT tasks.
2953                  *
2954                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2955                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2956                  *
2957                  * See cpu_util().
2958                  */
2959                 cpufreq_update_util(rq, 0);
2960         }
2961 }
2962
2963 #ifdef CONFIG_SMP
2964 /*
2965  * Approximate:
2966  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2967  */
2968 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2969 {
2970         unsigned int local_n;
2971
2972         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2973                 return 0;
2974
2975         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2976         local_n = n;
2977
2978         /*
2979          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2980          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2981          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2982          *
2983          * To achieve constant time decay_load.
2984          */
2985         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2986                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2987                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2988         }
2989
2990         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2991         return val;
2992 }
2993
2994 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
2995 {
2996         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
2997
2998         /*
2999          * c1 = d1 y^p
3000          */
3001         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
3002
3003         /*
3004          *            p-1
3005          * c2 = 1024 \Sum y^n
3006          *            n=1
3007          *
3008          *              inf        inf
3009          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
3010          *              n=0        n=p
3011          */
3012         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
3013
3014         return c1 + c2 + c3;
3015 }
3016
3017 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
3018
3019 /*
3020  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
3021  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
3022  * the remainder of the (incomplete) current period.
3023  *
3024  *           d1          d2           d3
3025  *           ^           ^            ^
3026  *           |           |            |
3027  *         |<->|<----------------->|<--->|
3028  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
3029  *
3030  *                           p-1
3031  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
3032  *                           n=1
3033  *
3034  *    = u y^p +                                 (Step 1)
3035  *
3036  *                     p-1
3037  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
3038  *                     n=1
3039  */
3040 static __always_inline u32
3041 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
3042                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
3043 {
3044         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
3045         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
3046         u64 periods;
3047
3048         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
3049         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
3050
3051         delta += sa->period_contrib;
3052         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
3053
3054         /*
3055          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
3056          */
3057         if (periods) {
3058                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
3059                 if (cfs_rq) {
3060                         cfs_rq->runnable_load_sum =
3061                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
3062                 }
3063                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
3064
3065                 /*
3066                  * Step 2
3067                  */
3068                 delta %= 1024;
3069                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
3070                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
3071         }
3072         sa->period_contrib = delta;
3073
3074         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
3075         if (weight) {
3076                 sa->load_sum += weight * contrib;
3077                 if (cfs_rq)
3078                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
3079         }
3080         if (running)
3081                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
3082
3083         return periods;
3084 }
3085
3086 /*
3087  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
3088  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
3089  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
3090  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
3091  *
3092  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
3093  *      p0            p1           p2
3094  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
3095  *
3096  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
3097  *
3098  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
3099  * following representation of historical load:
3100  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
3101  *
3102  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
3103  *   y^32 = 0.5
3104  *
3105  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
3106  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
3107  * (u_0).
3108  *
3109  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
3110  * sum again by y is sufficient to update:
3111  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
3112  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
3113  */
3114 static __always_inline int
3115 ___update_load_sum(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
3116                    unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
3117 {
3118         u64 delta;
3119
3120         delta = now - sa->last_update_time;
3121         /*
3122          * This should only happen when time goes backwards, which it
3123          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
3124          */
3125         if ((s64)delta < 0) {
3126                 sa->last_update_time = now;
3127                 return 0;
3128         }
3129
3130         /*
3131          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
3132          * approximation of 1us and fast to compute.
3133          */
3134         delta >>= 10;
3135         if (!delta)
3136                 return 0;
3137
3138         sa->last_update_time += delta << 10;
3139
3140         /*
3141          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3142          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3143          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3144          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3145          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3146          * this happens during idle_balance() which calls
3147          * update_blocked_averages()
3148          */
3149         if (!weight)
3150                 running = 0;
3151
3152         /*
3153          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3154          * accrues by two steps:
3155          *
3156          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3157          * crossed period boundaries, finish.
3158          */
3159         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
3160                 return 0;
3161
3162         return 1;
3163 }
3164
3165 static __always_inline void
3166 ___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long weight, struct cfs_rq *cfs_rq)
3167 {
3168         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3169
3170         /*
3171          * Step 2: update *_avg.
3172          */
3173         sa->load_avg = div_u64(weight * sa->load_sum, divider);
3174         if (cfs_rq) {
3175                 cfs_rq->runnable_load_avg =
3176                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, divider);
3177         }
3178         sa->util_avg = sa->util_sum / divider;
3179 }
3180
3181 /*
3182  * sched_entity:
3183  *
3184  *   load_sum := runnable_sum
3185  *   load_avg = se_weight(se) * runnable_avg
3186  *
3187  * cfq_rs:
3188  *
3189  *   load_sum = \Sum se_weight(se) * se->avg.load_sum
3190  *   load_avg = \Sum se->avg.load_avg
3191  */
3192
3193 static int
3194 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3195 {
3196         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL)) {
3197                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), NULL);
3198                 return 1;
3199         }
3200
3201         return 0;
3202 }
3203
3204 static int
3205 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3206 {
3207         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, !!se->on_rq,
3208                                 cfs_rq->curr == se, NULL)) {
3209
3210                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), NULL);
3211                 return 1;
3212         }
3213
3214         return 0;
3215 }
3216
3217 static int
3218 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3219 {
3220         if (___update_load_sum(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3221                                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3222                                 cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq)) {
3223                 ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, cfs_rq);
3224                 return 1;
3225         }
3226
3227         return 0;
3228 }
3229
3230 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3231 /**
3232  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3233  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3234  * @force: update regardless of how small the difference
3235  *
3236  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3237  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3238  * considerations.
3239  *
3240  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3241  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3242  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3243  *
3244  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3245  */
3246 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3247 {
3248         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3249
3250         /*
3251          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3252          */
3253         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3254                 return;
3255
3256         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3257                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3258                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3259         }
3260 }
3261
3262 /*
3263  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3264  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3265  * including the state of rq->lock, should be made.
3266  */
3267 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3268                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3269 {
3270         u64 p_last_update_time;
3271         u64 n_last_update_time;
3272
3273         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3274                 return;
3275
3276         /*
3277          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3278          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3279          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3280          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3281          * the wakee more load sounds not bad.
3282          */
3283         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3284                 return;
3285
3286 #ifndef CONFIG_64BIT
3287         {
3288                 u64 p_last_update_time_copy;
3289                 u64 n_last_update_time_copy;
3290
3291                 do {
3292                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3293                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3294
3295                         smp_rmb();
3296
3297                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3298                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3299
3300                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3301                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3302         }
3303 #else
3304         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3305         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3306 #endif
3307         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3308         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3309 }
3310
3311 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3312 static inline void
3313 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3314 {
3315         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3316         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3317
3318         /* Nothing to update */
3319         if (!delta)
3320                 return;
3321
3322         /* Set new sched_entity's utilization */
3323         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3324         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3325
3326         /* Update parent cfs_rq utilization */
3327         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3328         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3329 }
3330
3331 /* Take into account change of load of a child task group */
3332 static inline void
3333 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3334 {
3335         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3336         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3337
3338         /*
3339          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3340          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3341          */
3342         if (load) {
3343                 long tg_load;
3344
3345                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3346                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3347
3348                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3349                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3350                 tg_load += load;
3351
3352                 /*
3353                  * We need to compute a correction term in the case that the
3354                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3355                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3356                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3357                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3358                  * at parent level, can't have a load higher than
3359                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3360                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3361                  */
3362                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3363                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3364                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3365                         load /= tg_load;
3366                 }
3367         }
3368
3369         delta = load - se->avg.load_avg;
3370
3371         /* Nothing to update */
3372         if (!delta)
3373                 return;
3374
3375         /* Set new sched_entity's load */
3376         se->avg.load_avg = load;
3377         se->avg.load_sum = LOAD_AVG_MAX;
3378
3379         /* Update parent cfs_rq load */
3380         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3381         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3382
3383         /*
3384          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3385          * runnable load avg.
3386          */
3387         if (se->on_rq) {
3388                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3389                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3390                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3391         }
3392 }
3393
3394 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3395 {
3396         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3397 }
3398
3399 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3400 {
3401         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3402
3403         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3404                 return 0;
3405
3406         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3407         return 1;
3408 }
3409
3410 /* Update task and its cfs_rq load average */
3411 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3412 {
3413         struct cfs_rq *cfs_rq;
3414
3415         if (entity_is_task(se))
3416                 return 0;
3417
3418         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3419                 return 0;
3420
3421         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3422
3423         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3424
3425         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3426         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3427
3428         return 1;
3429 }
3430
3431 /*
3432  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3433  * group_entity:
3434  */
3435 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3436 {
3437         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3438
3439         /*
3440          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3441          * decay it:
3442          */
3443         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3444                 return false;
3445
3446         /*
3447          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3448          * the utilization of the sched_entity:
3449          */
3450         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3451                 return false;
3452
3453         /*
3454          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3455          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3456          * waste of time to try to decay it:
3457          */
3458         return true;
3459 }
3460
3461 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3462
3463 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3464
3465 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3466 {
3467         return 0;
3468 }
3469
3470 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3471
3472 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3473
3474 /**
3475  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3476  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3477  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3478  *
3479  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3480  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3481  * post_init_entity_util_avg().
3482  *
3483  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3484  *
3485  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3486  *
3487  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3488  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3489  */
3490 static inline int
3491 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3492 {
3493         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3494         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3495
3496         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3497                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3498                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3499                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3500                 removed_load = 1;
3501                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3502         }
3503
3504         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3505                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3506                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3507                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3508                 removed_util = 1;
3509                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3510         }
3511
3512         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3513
3514 #ifndef CONFIG_64BIT
3515         smp_wmb();
3516         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3517 #endif
3518
3519         if (decayed || removed_util)
3520                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3521
3522         return decayed || removed_load;
3523 }
3524
3525 /**
3526  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3527  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3528  * @se: sched_entity to attach
3529  *
3530  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3531  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3532  */
3533 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3534 {
3535         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3536         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3537         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3538         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3539         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3540
3541         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3542 }
3543
3544 /**
3545  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3546  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3547  * @se: sched_entity to detach
3548  *
3549  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3550  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3551  */
3552 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3553 {
3554         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3555         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3556         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3557         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3558
3559         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3560 }
3561
3562 /*
3563  * Optional action to be done while updating the load average
3564  */
3565 #define UPDATE_TG       0x1
3566 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3567 #define DO_ATTACH       0x4
3568
3569 /* Update task and its cfs_rq load average */
3570 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3571 {
3572         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3573         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3574         int cpu = cpu_of(rq);
3575         int decayed;
3576
3577         /*
3578          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3579          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3580          */
3581         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3582                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3583
3584         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3585         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3586
3587         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3588
3589                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3590                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3591
3592         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3593                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3594 }
3595
3596 #ifndef CONFIG_64BIT
3597 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3598 {
3599         u64 last_update_time_copy;
3600         u64 last_update_time;
3601
3602         do {
3603                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3604                 smp_rmb();
3605                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3606         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3607
3608         return last_update_time;
3609 }
3610 #else
3611 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3612 {
3613         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3614 }
3615 #endif
3616
3617 /*
3618  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3619  * the previous rq.
3620  */
3621 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3622 {
3623         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3624         u64 last_update_time;
3625
3626         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3627         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3628 }
3629
3630 /*
3631  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3632  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3633  */
3634 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3635 {
3636         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3637
3638         /*
3639          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3640          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3641          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3642          *
3643          * Similarly for groups, they will have passed through
3644          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3645          * calls this.
3646          */
3647
3648         sync_entity_load_avg(se);
3649         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3650         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3651 }
3652
3653 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3654 {
3655         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3656 }
3657
3658 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3659 {
3660         return cfs_rq->avg.load_avg;
3661 }
3662
3663 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3664
3665 #else /* CONFIG_SMP */
3666
3667 static inline int
3668 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3669 {
3670         return 0;
3671 }
3672
3673 #define UPDATE_TG       0x0
3674 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3675 #define DO_ATTACH       0x0
3676
3677 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3678 {
3679         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3680 }
3681
3682 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3683
3684 static inline void
3685 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3686 static inline void
3687 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3688
3689 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3690 {
3691         return 0;
3692 }
3693
3694 #endif /* CONFIG_SMP */
3695
3696 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3697 {
3698 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3699         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3700
3701         if (d < 0)
3702                 d = -d;
3703
3704         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3705                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3706 #endif
3707 }
3708
3709 static void
3710 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3711 {
3712         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3713
3714         /*
3715          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3716          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3717          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3718          * stays open at the end.
3719          */
3720         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3721                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3722
3723         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3724         if (!initial) {
3725                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3726
3727                 /*
3728                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3729                  * for a gentler effect of sleepers:
3730                  */
3731                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3732                         thresh >>= 1;
3733
3734                 vruntime -= thresh;
3735         }
3736
3737         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3738         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3739 }
3740
3741 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3742
3743 static inline void check_schedstat_required(void)
3744 {
3745 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3746         if (schedstat_enabled())
3747                 return;
3748
3749         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3750         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3751                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3752                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3753                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3754                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3755                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3756                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3757                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3758                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3759         }
3760 #endif
3761 }
3762
3763
3764 /*
3765  * MIGRATION
3766  *
3767  *      dequeue
3768  *        update_curr()
3769  *          update_min_vruntime()
3770  *        vruntime -= min_vruntime
3771  *
3772  *      enqueue
3773  *        update_curr()
3774  *          update_min_vruntime()
3775  *        vruntime += min_vruntime
3776  *
3777  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3778  * min_vruntime are up-to-date.
3779  *
3780  * WAKEUP (remote)
3781  *
3782  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3783  *        vruntime -= min_vruntime
3784  *
3785  *      enqueue
3786  *        update_curr()
3787  *          update_min_vruntime()
3788  *        vruntime += min_vruntime
3789  *
3790  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3791  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3792  */
3793
3794 static void
3795 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3796 {
3797         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3798         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3799
3800         /*
3801          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3802          * update_curr().
3803          */
3804         if (renorm && curr)
3805                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3806
3807         update_curr(cfs_rq);
3808
3809         /*
3810          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3811          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3812          * placed in the past could significantly boost this task to the
3813          * fairness detriment of existing tasks.
3814          */
3815         if (renorm && !curr)
3816                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3817
3818         /*
3819          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3820          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3821          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3822          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3823          *     its group cfs_rq
3824          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3825          */
3826         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3827         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3828         update_cfs_shares(se);
3829         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3830
3831         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3832                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3833
3834         check_schedstat_required();
3835         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3836         check_spread(cfs_rq, se);
3837         if (!curr)
3838                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3839         se->on_rq = 1;
3840
3841         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3842                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3843                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3844         }
3845 }
3846
3847 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3848 {
3849         for_each_sched_entity(se) {
3850                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3851                 if (cfs_rq->last != se)
3852                         break;
3853
3854                 cfs_rq->last = NULL;
3855         }
3856 }
3857
3858 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3859 {
3860         for_each_sched_entity(se) {
3861                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3862                 if (cfs_rq->next != se)
3863                         break;
3864
3865                 cfs_rq->next = NULL;
3866         }
3867 }
3868
3869 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3870 {
3871         for_each_sched_entity(se) {
3872                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3873                 if (cfs_rq->skip != se)
3874                         break;
3875
3876                 cfs_rq->skip = NULL;
3877         }
3878 }
3879
3880 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3881 {
3882         if (cfs_rq->last == se)
3883                 __clear_buddies_last(se);
3884
3885         if (cfs_rq->next == se)
3886                 __clear_buddies_next(se);
3887
3888         if (cfs_rq->skip == se)
3889                 __clear_buddies_skip(se);
3890 }
3891
3892 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3893
3894 static void
3895 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3896 {
3897         /*
3898          * Update run-time statistics of the 'current'.
3899          */
3900         update_curr(cfs_rq);
3901
3902         /*
3903          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3904          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3905          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3906          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3907          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3908          *     of its group cfs_rq.
3909          */
3910         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
3911         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3912
3913         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3914
3915         clear_buddies(cfs_rq, se);
3916
3917         if (se != cfs_rq->curr)
3918                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3919         se->on_rq = 0;
3920         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3921
3922         /*
3923          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3924          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3925          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3926          * can move min_vruntime forward still more.
3927          */
3928         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3929                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3930
3931         /* return excess runtime on last dequeue */
3932         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3933
3934         update_cfs_shares(se);
3935
3936         /*
3937          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3938          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3939          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3940          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3941          */
3942         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3943                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3944 }
3945
3946 /*
3947  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3948  */
3949 static void
3950 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3951 {
3952         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3953         struct sched_entity *se;
3954         s64 delta;
3955
3956         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3957         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3958         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3959                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3960                 /*
3961                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3962                  * re-elected due to buddy favours.
3963                  */
3964                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3965                 return;
3966         }
3967
3968         /*
3969          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3970          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3971          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3972          */
3973         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3974                 return;
3975
3976         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3977         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3978
3979         if (delta < 0)
3980                 return;
3981
3982         if (delta > ideal_runtime)
3983                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3984 }
3985
3986 static void
3987 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3988 {
3989         /* 'current' is not kept within the tree. */
3990         if (se->on_rq) {
3991                 /*
3992                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3993                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3994                  * runqueue.
3995                  */
3996                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3997                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3998                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
3999         }
4000
4001         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4002         cfs_rq->curr = se;
4003
4004         /*
4005          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4006          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4007          * when there are only lesser-weight tasks around):
4008          */
4009         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4010                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4011                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4012                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4013         }
4014
4015         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4016 }
4017
4018 static int
4019 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4020
4021 /*
4022  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4023  * 1) keep things fair between processes/task groups
4024  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4025  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4026  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4027  */
4028 static struct sched_entity *
4029 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4030 {
4031         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4032         struct sched_entity *se;
4033
4034         /*
4035          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4036          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4037          */
4038         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4039                 left = curr;
4040
4041         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4042
4043         /*
4044          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4045          * be done without getting too unfair.
4046          */
4047         if (cfs_rq->skip == se) {
4048                 struct sched_entity *second;
4049
4050                 if (se == curr) {
4051                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4052                 } else {
4053                         second = __pick_next_entity(se);
4054                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4055                                 second = curr;
4056                 }
4057
4058                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4059                         se = second;
4060         }
4061
4062         /*
4063          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4064          */
4065         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4066                 se = cfs_rq->last;
4067
4068         /*
4069          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4070          */
4071         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4072                 se = cfs_rq->next;
4073
4074         clear_buddies(cfs_rq, se);
4075
4076         return se;
4077 }
4078
4079 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4080
4081 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4082 {
4083         /*
4084          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4085          * was not called and update_curr() has to be done:
4086          */
4087         if (prev->on_rq)
4088                 update_curr(cfs_rq);
4089
4090         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4091         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4092
4093         check_spread(cfs_rq, prev);
4094
4095         if (prev->on_rq) {
4096                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4097                 /* Put 'current' back into the tree. */
4098                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4099                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4100                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4101         }
4102         cfs_rq->curr = NULL;
4103 }
4104
4105 static void
4106 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4107 {
4108         /*
4109          * Update run-time statistics of the 'current'.
4110          */
4111         update_curr(cfs_rq);
4112
4113         /*
4114          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4115          */
4116         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4117         update_cfs_shares(curr);
4118
4119 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4120         /*
4121          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4122          * validating it and just reschedule.
4123          */
4124         if (queued) {
4125                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4126                 return;
4127         }
4128         /*
4129          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4130          */
4131         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4132                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4133                 return;
4134 #endif
4135
4136         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4137                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4138 }
4139
4140
4141 /**************************************************
4142  * CFS bandwidth control machinery
4143  */
4144
4145 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4146
4147 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4148 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4149
4150 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4151 {
4152         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4153 }
4154
4155 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4156 {
4157         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
4158 }
4159
4160 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4161 {
4162         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
4163 }
4164 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4165 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4166 {
4167         return true;
4168 }
4169
4170 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4171 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4172 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4173
4174 /*
4175  * default period for cfs group bandwidth.
4176  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4177  */
4178 static inline u64 default_cfs_period(void)
4179 {
4180         return 100000000ULL;
4181 }
4182
4183 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4184 {
4185         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4186 }
4187
4188 /*
4189  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4190  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4191  * additional synchronization around rq->lock.
4192  *
4193  * requires cfs_b->lock
4194  */
4195 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4196 {
4197         u64 now;
4198
4199         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4200                 return;
4201
4202         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4203         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4204         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4205 }
4206
4207 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4208 {
4209         return &tg->cfs_bandwidth;
4210 }
4211
4212 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4213 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4214 {
4215         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4216                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4217
4218         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4219 }
4220
4221 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4222 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4223 {
4224         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4225         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4226         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4227
4228         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4229         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4230
4231         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4232         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4233                 amount = min_amount;
4234         else {
4235                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4236
4237                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4238                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4239                         cfs_b->runtime -= amount;
4240                         cfs_b->idle = 0;
4241                 }
4242         }
4243         expires = cfs_b->runtime_expires;
4244         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4245
4246         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4247         /*
4248          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4249          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4250          * issued.
4251          */
4252         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4253                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4254
4255         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4256 }
4257
4258 /*
4259  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4260  * fact that rq->clock snapshots this value.
4261  */
4262 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4263 {
4264         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4265
4266         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4267         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4268                 return;
4269
4270         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4271                 return;
4272
4273         /*
4274          * If the local deadline has passed we have to consider the
4275          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4276          * has not truly expired.
4277          *
4278          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4279          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4280          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4281          * exact equality, so a partial write will still work.
4282          */
4283
4284         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4285                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4286                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4287         } else {
4288                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4289                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4290         }
4291 }
4292
4293 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4294 {
4295         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4296         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4297         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4298
4299         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4300                 return;
4301
4302         /*
4303          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4304          * hierarchy can be throttled
4305          */
4306         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4307                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4308 }
4309
4310 static __always_inline
4311 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4312 {
4313         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4314                 return;
4315
4316         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4317 }
4318
4319 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4320 {
4321         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4322 }
4323
4324 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4325 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4326 {
4327         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4328 }
4329
4330 /*
4331  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4332  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4333  * load-balance operations.
4334  */
4335 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4336                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4337 {
4338         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4339
4340         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4341         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4342
4343         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4344                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4345 }
4346
4347 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4348 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4349 {
4350         struct rq *rq = data;
4351         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4352
4353         cfs_rq->throttle_count--;
4354         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4355                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4356                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4357                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4358         }
4359
4360         return 0;
4361 }
4362
4363 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4364 {
4365         struct rq *rq = data;
4366         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4367
4368         /* group is entering throttled state, stop time */
4369         if (!cfs_rq->throttle_count)
4370                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4371         cfs_rq->throttle_count++;
4372
4373         return 0;
4374 }
4375
4376 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4377 {
4378         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4379         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4380         struct sched_entity *se;
4381         long task_delta, dequeue = 1;
4382         bool empty;
4383
4384         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4385
4386         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4387         rcu_read_lock();
4388         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4389         rcu_read_unlock();
4390
4391         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4392         for_each_sched_entity(se) {
4393                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4394                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4395                 if (!se->on_rq)
4396                         break;
4397
4398                 if (dequeue)
4399                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4400                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4401
4402                 if (qcfs_rq->load.weight)
4403                         dequeue = 0;
4404         }
4405
4406         if (!se)
4407                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4408
4409         cfs_rq->throttled = 1;
4410         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4411         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4412         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4413
4414         /*
4415          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4416          * distribute_cfs_runtime will not see us
4417          */
4418         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4419
4420         /*
4421          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4422          * timer is running.
4423          */
4424         if (empty)
4425                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4426
4427         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4428 }
4429
4430 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4431 {
4432         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4433         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4434         struct sched_entity *se;
4435         int enqueue = 1;
4436         long task_delta;
4437
4438         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4439
4440         cfs_rq->throttled = 0;
4441
4442         update_rq_clock(rq);
4443
4444         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4445         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4446         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4447         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4448
4449         /* update hierarchical throttle state */
4450         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4451
4452         if (!cfs_rq->load.weight)
4453                 return;
4454
4455         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4456         for_each_sched_entity(se) {
4457                 if (se->on_rq)
4458                         enqueue = 0;
4459
4460                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4461                 if (enqueue)
4462                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4463                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4464
4465                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4466                         break;
4467         }
4468
4469         if (!se)
4470                 add_nr_running(rq, task_delta);
4471
4472         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4473         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4474                 resched_curr(rq);
4475 }
4476
4477 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4478                 u64 remaining, u64 expires)
4479 {
4480         struct cfs_rq *cfs_rq;
4481         u64 runtime;
4482         u64 starting_runtime = remaining;
4483
4484         rcu_read_lock();
4485         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4486                                 throttled_list) {
4487                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4488                 struct rq_flags rf;
4489
4490                 rq_lock(rq, &rf);
4491                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4492                         goto next;
4493
4494                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4495                 if (runtime > remaining)
4496                         runtime = remaining;
4497                 remaining -= runtime;
4498
4499                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4500                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4501
4502                 /* we check whether we're throttled above */
4503                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4504                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4505
4506 next:
4507                 rq_unlock(rq, &rf);
4508
4509                 if (!remaining)
4510                         break;
4511         }
4512         rcu_read_unlock();
4513
4514         return starting_runtime - remaining;
4515 }
4516
4517 /*
4518  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4519  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4520  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4521  * used to track this state.
4522  */
4523 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4524 {
4525         u64 runtime, runtime_expires;
4526         int throttled;
4527
4528         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4529         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4530                 goto out_deactivate;
4531
4532         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4533         cfs_b->nr_periods += overrun;
4534
4535         /*
4536          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4537          * we're going inactive then everything else can be deferred
4538          */
4539         if (cfs_b->idle && !throttled)
4540                 goto out_deactivate;
4541
4542         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4543
4544         if (!throttled) {
4545                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4546                 cfs_b->idle = 1;
4547                 return 0;
4548         }
4549
4550         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4551         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4552
4553         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4554
4555         /*
4556          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4557          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4558          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4559          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4560          * only by limited amounts in that extreme case.
4561          */
4562         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4563                 runtime = cfs_b->runtime;
4564                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4565                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4566                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4567                                                  runtime_expires);
4568                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4569
4570                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4571
4572                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4573         }
4574
4575         /*
4576          * While we are ensured activity in the period following an
4577          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4578          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4579          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4580          */
4581         cfs_b->idle = 0;
4582
4583         return 0;
4584
4585 out_deactivate:
4586         return 1;
4587 }
4588
4589 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4590 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4591 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4592 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4593 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4594 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4595
4596 /*
4597  * Are we near the end of the current quota period?
4598  *
4599  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4600  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4601  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4602  */
4603 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4604 {
4605         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4606         u64 remaining;
4607
4608         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4609         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4610                 return 1;
4611
4612         /* is a quota refresh about to occur? */
4613         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4614         if (remaining < min_expire)
4615                 return 1;
4616
4617         return 0;
4618 }
4619
4620 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4621 {
4622         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4623
4624         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4625         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4626                 return;
4627
4628         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4629                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4630                         HRTIMER_MODE_REL);
4631 }
4632
4633 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4634 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4635 {
4636         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4637         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4638
4639         if (slack_runtime <= 0)
4640                 return;
4641
4642         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4643         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4644             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4645                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4646
4647                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4648                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4649                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4650                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4651         }
4652         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4653
4654         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4655         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4656 }
4657
4658 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4659 {
4660         if (!cfs_bandwidth_used())
4661                 return;
4662
4663         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4664                 return;
4665
4666         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4667 }
4668
4669 /*
4670  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4671  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4672  */
4673 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4674 {
4675         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4676         u64 expires;
4677
4678         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4679         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4680         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4681                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4682                 return;
4683         }
4684
4685         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4686                 runtime = cfs_b->runtime;
4687
4688         expires = cfs_b->runtime_expires;
4689         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4690
4691         if (!runtime)
4692                 return;
4693
4694         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4695
4696         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4697         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4698                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4699         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4700 }
4701
4702 /*
4703  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4704  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4705  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4706  */
4707 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4708 {
4709         if (!cfs_bandwidth_used())
4710                 return;
4711
4712         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4713         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4714                 return;
4715
4716         /* ensure the group is not already throttled */
4717         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4718                 return;
4719
4720         /* update runtime allocation */
4721         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4722         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4723                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4724 }
4725
4726 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4727 {
4728         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4729
4730         if (!cfs_bandwidth_used())
4731                 return;
4732
4733         if (!tg->parent)
4734                 return;
4735
4736         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4737         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4738
4739         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4740         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4741 }
4742
4743 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4744 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4745 {
4746         if (!cfs_bandwidth_used())
4747                 return false;
4748
4749         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4750                 return false;
4751
4752         /*
4753          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4754          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4755          */
4756         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4757                 return true;
4758
4759         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4760         return true;
4761 }
4762
4763 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4764 {
4765         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4766                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4767
4768         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4769
4770         return HRTIMER_NORESTART;
4771 }
4772
4773 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4774 {
4775         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4776                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4777         int overrun;
4778         int idle = 0;
4779
4780         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4781         for (;;) {
4782                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4783                 if (!overrun)
4784                         break;
4785
4786                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4787         }
4788         if (idle)
4789                 cfs_b->period_active = 0;
4790         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4791
4792         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4793 }
4794
4795 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4796 {
4797         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4798         cfs_b->runtime = 0;
4799         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4800         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4801
4802         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4803         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4804         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4805         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4806         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4807 }
4808
4809 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4810 {
4811         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4812         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4813 }
4814
4815 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4816 {
4817         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4818
4819         if (!cfs_b->period_active) {
4820                 cfs_b->period_active = 1;
4821                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4822                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4823         }
4824 }
4825
4826 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4827 {
4828         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4829         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4830                 return;
4831
4832         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4833         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4834 }
4835
4836 /*
4837  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4838  *
4839  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4840  * bits doesn't do much.
4841  */
4842
4843 /* cpu online calback */
4844 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4845 {
4846         struct task_group *tg;
4847
4848         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4849
4850         rcu_read_lock();
4851         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4852                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4853                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4854
4855                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4856                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4857                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4858         }
4859         rcu_read_unlock();
4860 }
4861
4862 /* cpu offline callback */
4863 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4864 {
4865         struct task_group *tg;
4866
4867         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4868
4869         rcu_read_lock();
4870         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4871                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4872
4873                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4874                         continue;
4875
4876                 /*
4877                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4878                  * there's some valid quota amount
4879                  */
4880                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4881                 /*
4882                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4883                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4884                  */
4885                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4886
4887                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4888                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4889         }
4890         rcu_read_unlock();
4891 }
4892
4893 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4894 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4895 {
4896         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4897 }
4898
4899 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4900 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4901 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4902 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4903 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4904
4905 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4906 {
4907         return 0;
4908 }
4909
4910 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4911 {
4912         return 0;
4913 }
4914
4915 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4916                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4917 {
4918         return 0;
4919 }
4920
4921 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4922
4923 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4924 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4925 #endif
4926
4927 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4928 {
4929         return NULL;
4930 }
4931 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4932 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4933 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4934
4935 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4936
4937 /**************************************************
4938  * CFS operations on tasks:
4939  */
4940
4941 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4942 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4943 {
4944         struct sched_entity *se = &p->se;
4945         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4946
4947         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4948
4949         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4950                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4951                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4952                 s64 delta = slice - ran;
4953
4954                 if (delta < 0) {
4955                         if (rq->curr == p)
4956                                 resched_curr(rq);
4957                         return;
4958                 }
4959                 hrtick_start(rq, delta);
4960         }
4961 }
4962
4963 /*
4964  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4965  * current task is from our class and nr_running is low enough
4966  * to matter.
4967  */
4968 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4969 {
4970         struct task_struct *curr = rq->curr;
4971
4972         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4973                 return;
4974
4975         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4976                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4977 }
4978 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4979 static inline void
4980 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4981 {
4982 }
4983
4984 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4985 {
4986 }
4987 #endif
4988
4989 /*
4990  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4991  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4992  * then put the task into the rbtree:
4993  */
4994 static void
4995 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4996 {
4997         struct cfs_rq *cfs_rq;
4998         struct sched_entity *se = &p->se;
4999
5000         /*
5001          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5002          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5003          * passed.
5004          */
5005         if (p->in_iowait)
5006                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5007
5008         for_each_sched_entity(se) {
5009                 if (se->on_rq)
5010                         break;
5011                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5012                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5013
5014                 /*
5015                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5016                  *
5017                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5018                  * post the final h_nr_running increment below.
5019                  */
5020                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5021                         break;
5022                 cfs_rq->h_nr_running++;
5023
5024                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5025         }
5026
5027         for_each_sched_entity(se) {
5028                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5029                 cfs_rq->h_nr_running++;
5030
5031                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5032                         break;
5033
5034                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5035                 update_cfs_shares(se);
5036         }
5037
5038         if (!se)
5039                 add_nr_running(rq, 1);
5040
5041         hrtick_update(rq);
5042 }
5043
5044 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5045
5046 /*
5047  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5048  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5049  * update the fair scheduling stats:
5050  */
5051 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5052 {
5053         struct cfs_rq *cfs_rq;
5054         struct sched_entity *se = &p->se;
5055         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5056
5057         for_each_sched_entity(se) {
5058                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5059                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5060
5061                 /*
5062                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5063                  *
5064                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5065                  * post the final h_nr_running decrement below.
5066                 */
5067                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5068                         break;
5069                 cfs_rq->h_nr_running--;
5070
5071                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5072                 if (cfs_rq->load.weight) {
5073                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5074                         se = parent_entity(se);
5075                         /*
5076                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5077                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5078                          */
5079                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5080                                 set_next_buddy(se);
5081                         break;
5082                 }
5083                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5084         }
5085
5086         for_each_sched_entity(se) {
5087                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5088                 cfs_rq->h_nr_running--;
5089
5090                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5091                         break;
5092
5093                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5094                 update_cfs_shares(se);
5095         }
5096
5097         if (!se)
5098                 sub_nr_running(rq, 1);
5099
5100         hrtick_update(rq);
5101 }
5102
5103 #ifdef CONFIG_SMP
5104
5105 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5106 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5107 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5108
5109 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5110 /*
5111  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5112  */
5113
5114 /*
5115  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5116  *
5117  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5118  *
5119  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5120  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
5121  *
5122  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5123  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5124  *
5125  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5126  *
5127  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5128  *
5129  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5130  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5131  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5132  * fixed_power_int())
5133  *
5134  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5135  */
5136 #define DEGRADE_SHIFT           7
5137
5138 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5139 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5140         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5141         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5142         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5143         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5144         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5145 };
5146
5147 /*
5148  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5149  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5150  * adding any new load.
5151  */
5152 static unsigned long
5153 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5154 {
5155         int j = 0;
5156
5157         if (!missed_updates)
5158                 return load;
5159
5160         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5161                 return 0;
5162
5163         if (idx == 1)
5164                 return load >> missed_updates;
5165
5166         while (missed_updates) {
5167                 if (missed_updates % 2)
5168                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5169
5170                 missed_updates >>= 1;
5171                 j++;
5172         }
5173         return load;
5174 }
5175 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5176
5177 /**
5178  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5179  * @this_rq: The rq to update statistics for
5180  * @this_load: The current load
5181  * @pending_updates: The number of missed updates
5182  *
5183  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5184  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5185  *
5186  * This function computes a decaying average:
5187  *
5188  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5189  *
5190  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5191  * the @pending_updates argument.
5192  *
5193  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5194  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5195  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5196  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5197  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5198  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5199  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5200  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5201  *
5202  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5203  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5204  *
5205  * For regular NOHZ, this reduces to:
5206  *
5207  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5208  *
5209  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5210  * term.
5211  */
5212 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5213                             unsigned long pending_updates)
5214 {
5215         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5216         int i, scale;
5217
5218         this_rq->nr_load_updates++;
5219
5220         /* Update our load: */
5221         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5222         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5223                 unsigned long old_load, new_load;
5224
5225                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5226
5227                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5228 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5229                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5230                 if (tickless_load) {
5231                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5232                         /*
5233                          * old_load can never be a negative value because a
5234                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5235                          * original tickless_load.
5236                          */
5237                         old_load += tickless_load;
5238                 }
5239 #endif
5240                 new_load = this_load;
5241                 /*
5242                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5243                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5244                  * example.
5245                  */
5246                 if (new_load > old_load)
5247                         new_load += scale - 1;
5248
5249                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5250         }
5251
5252         sched_avg_update(this_rq);
5253 }
5254
5255 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5256 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5257 {
5258         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5259 }
5260
5261 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5262 /*
5263  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5264  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5265  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5266  *
5267  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5268  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5269  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5270  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5271  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5272  *
5273  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5274  */
5275
5276 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5277                                  unsigned long curr_jiffies,
5278                                  unsigned long load)
5279 {
5280         unsigned long pending_updates;
5281
5282         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5283         if (pending_updates) {
5284                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5285                 /*
5286                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5287                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5288                  * its weighted load.
5289                  */
5290                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5291         }
5292 }
5293
5294 /*
5295  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5296  * idle balance.
5297  */
5298 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5299 {
5300         /*
5301          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5302          */
5303         if (weighted_cpuload(this_rq))
5304                 return;
5305
5306         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5307 }
5308
5309 /*
5310  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5311  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5312  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5313  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5314  */
5315 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5316 {
5317         struct rq *this_rq = this_rq();
5318
5319         /*
5320          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5321          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5322          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5323          */
5324         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5325 }
5326
5327 /*
5328  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5329  */
5330 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5331 {
5332         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5333         struct rq *this_rq = this_rq();
5334         unsigned long load;
5335         struct rq_flags rf;
5336
5337         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5338                 return;
5339
5340         load = weighted_cpuload(this_rq);
5341         rq_lock(this_rq, &rf);
5342         update_rq_clock(this_rq);
5343         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5344         rq_unlock(this_rq, &rf);
5345 }
5346 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5347 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5348                                         unsigned long curr_jiffies,
5349                                         unsigned long load) { }
5350 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5351
5352 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5353 {
5354 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5355         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5356         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5357 #endif
5358         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5359 }
5360
5361 /*
5362  * Called from scheduler_tick()
5363  */
5364 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5365 {
5366         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5367
5368         if (tick_nohz_tick_stopped())
5369                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5370         else
5371                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5372 }
5373
5374 /*
5375  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5376  * according to the scheduling class and "nice" value.
5377  *
5378  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5379  * balance conservatively.
5380  */
5381 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5382 {
5383         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5384         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5385
5386         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5387                 return total;
5388
5389         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5390 }
5391
5392 /*
5393  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5394  * according to the scheduling class and "nice" value.
5395  */
5396 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5397 {
5398         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5399         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5400
5401         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5402                 return total;
5403
5404         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5405 }
5406
5407 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5408 {
5409         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5410 }
5411
5412 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5413 {
5414         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5415 }
5416
5417 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5418 {
5419         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5420         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5421         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5422
5423         if (nr_running)
5424                 return load_avg / nr_running;
5425
5426         return 0;
5427 }
5428
5429 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5430 {
5431         /*
5432          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5433          * jiffy will not have built up many flips.
5434          */
5435         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5436                 current->wakee_flips >>= 1;
5437                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5438         }
5439
5440         if (current->last_wakee != p) {
5441                 current->last_wakee = p;
5442                 current->wakee_flips++;
5443         }
5444 }
5445
5446 /*
5447  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5448  *
5449  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5450  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5451  *
5452  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5453  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5454  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5455  *
5456  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5457  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5458  *
5459  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5460  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5461  * socket size.
5462  */
5463 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5464 {
5465         unsigned int master = current->wakee_flips;
5466         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5467         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5468
5469         if (master < slave)
5470                 swap(master, slave);
5471         if (slave < factor || master < slave * factor)
5472                 return 0;
5473         return 1;
5474 }
5475
5476 struct llc_stats {
5477         unsigned long   nr_running;
5478         unsigned long   load;
5479         unsigned long   capacity;
5480         int             has_capacity;
5481 };
5482
5483 static bool get_llc_stats(struct llc_stats *stats, int cpu)
5484 {
5485         struct sched_domain_shared *sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5486
5487         if (!sds)
5488                 return false;
5489
5490         stats->nr_running       = READ_ONCE(sds->nr_running);
5491         stats->load             = READ_ONCE(sds->load);
5492         stats->capacity         = READ_ONCE(sds->capacity);
5493         stats->has_capacity     = stats->nr_running < per_cpu(sd_llc_size, cpu);
5494
5495         return true;
5496 }
5497
5498 /*
5499  * Can a task be moved from prev_cpu to this_cpu without causing a load
5500  * imbalance that would trigger the load balancer?
5501  *
5502  * Since we're running on 'stale' values, we might in fact create an imbalance
5503  * but recomputing these values is expensive, as that'd mean iteration 2 cache
5504  * domains worth of CPUs.
5505  */
5506 static bool
5507 wake_affine_llc(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5508                 int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5509 {
5510         struct llc_stats prev_stats, this_stats;
5511         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5512         unsigned long task_load;
5513
5514         if (!get_llc_stats(&prev_stats, prev_cpu) ||
5515             !get_llc_stats(&this_stats, this_cpu))
5516                 return false;
5517
5518         /*
5519          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5520          * effect of the currently running task from the load
5521          * of the current LLC.
5522          */
5523         if (sync) {
5524                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5525
5526                 /* in this case load hits 0 and this LLC is considered 'idle' */
5527                 if (current_load > this_stats.load)
5528                         return true;
5529
5530                 this_stats.load -= current_load;
5531         }
5532
5533         /*
5534          * The has_capacity stuff is not SMT aware, but by trying to balance
5535          * the nr_running on both ends we try and fill the domain at equal
5536          * rates, thereby first consuming cores before siblings.
5537          */
5538
5539         /* if the old cache has capacity, stay there */
5540         if (prev_stats.has_capacity && prev_stats.nr_running < this_stats.nr_running+1)
5541                 return false;
5542
5543         /* if this cache has capacity, come here */
5544         if (this_stats.has_capacity && this_stats.nr_running+1 < prev_stats.nr_running)
5545                 return true;
5546
5547         /*
5548          * Check to see if we can move the load without causing too much
5549          * imbalance.
5550          */
5551         task_load = task_h_load(p);
5552
5553         this_eff_load = 100;
5554         this_eff_load *= prev_stats.capacity;
5555
5556         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5557         prev_eff_load *= this_stats.capacity;
5558
5559         this_eff_load *= this_stats.load + task_load;
5560         prev_eff_load *= prev_stats.load - task_load;
5561
5562         return this_eff_load <= prev_eff_load;
5563 }
5564
5565 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5566                        int prev_cpu, int sync)
5567 {
5568         int this_cpu = smp_processor_id();
5569         bool affine;
5570
5571         /*
5572          * Default to no affine wakeups; wake_affine() should not effect a task
5573          * placement the load-balancer feels inclined to undo. The conservative
5574          * option is therefore to not move tasks when they wake up.
5575          */
5576         affine = false;
5577
5578         /*
5579          * If the wakeup is across cache domains, try to evaluate if movement
5580          * makes sense, otherwise rely on select_idle_siblings() to do
5581          * placement inside the cache domain.
5582          */
5583         if (!cpus_share_cache(prev_cpu, this_cpu))
5584                 affine = wake_affine_llc(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5585
5586         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5587         if (affine) {
5588                 schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5589                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5590         }
5591
5592         return affine;
5593 }
5594
5595 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5596 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5597
5598 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5599 {
5600         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5601 }
5602
5603 /*
5604  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5605  * domain.
5606  */
5607 static struct sched_group *
5608 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5609                   int this_cpu, int sd_flag)
5610 {
5611         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5612         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5613         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5614         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5615         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5616         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5617         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5618         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5619                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5620
5621         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5622                 load_idx = sd->wake_idx;
5623
5624         do {
5625                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5626                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5627                 int local_group;
5628                 int i;
5629
5630                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5631                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5632                                         &p->cpus_allowed))
5633                         continue;
5634
5635                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5636                                                sched_group_span(group));
5637
5638                 /*
5639                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5640                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5641                  */
5642                 avg_load = 0;
5643                 runnable_load = 0;
5644                 max_spare_cap = 0;
5645
5646                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5647                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5648                         if (local_group)
5649                                 load = source_load(i, load_idx);
5650                         else
5651                                 load = target_load(i, load_idx);
5652
5653                         runnable_load += load;
5654
5655                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5656
5657                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5658
5659                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5660                                 max_spare_cap = spare_cap;
5661                 }
5662
5663                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5664                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5665                                         group->sgc->capacity;
5666                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5667                                         group->sgc->capacity;
5668
5669                 if (local_group) {
5670                         this_runnable_load = runnable_load;
5671                         this_avg_load = avg_load;
5672                         this_spare = max_spare_cap;
5673                 } else {
5674                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5675                                 /*
5676                                  * The runnable load is significantly smaller
5677                                  * so we can pick this new cpu
5678                                  */
5679                                 min_runnable_load = runnable_load;
5680                                 min_avg_load = avg_load;
5681                                 idlest = group;
5682                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5683                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5684                                 /*
5685                                  * The runnable loads are close so take the
5686                                  * blocked load into account through avg_load.
5687                                  */
5688                                 min_avg_load = avg_load;
5689                                 idlest = group;
5690                         }
5691
5692                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5693                                 most_spare = max_spare_cap;
5694                                 most_spare_sg = group;
5695                         }
5696                 }
5697         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5698
5699         /*
5700          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5701          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5702          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5703          * so we allow for some task stuffing by using
5704          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5705          *
5706          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5707          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5708          * utilization.
5709          */
5710         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5711                 goto skip_spare;
5712
5713         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5714             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5715                 return NULL;
5716
5717         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5718                 return most_spare_sg;
5719
5720 skip_spare:
5721         if (!idlest)
5722                 return NULL;
5723
5724         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5725                 return NULL;
5726
5727         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5728              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5729                 return NULL;
5730
5731         return idlest;
5732 }
5733
5734 /*
5735  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5736  */
5737 static int
5738 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5739 {
5740         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5741         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5742         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5743         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5744         int shallowest_idle_cpu = -1;
5745         int i;
5746
5747         /* Check if we have any choice: */
5748         if (group->group_weight == 1)
5749                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5750
5751         /* Traverse only the allowed CPUs */
5752         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5753                 if (idle_cpu(i)) {
5754                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5755                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5756                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5757                                 /*
5758                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5759                                  * has the smallest exit latency irrespective
5760                                  * of any idle timestamp.
5761                                  */
5762                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5763                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5764                                 shallowest_idle_cpu = i;
5765                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5766                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5767                                 /*
5768                                  * If equal or no active idle state, then
5769                                  * the most recently idled CPU might have
5770                                  * a warmer cache.
5771                                  */
5772                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5773                                 shallowest_idle_cpu = i;
5774                         }
5775                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5776                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5777                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5778                                 min_load = load;
5779                                 least_loaded_cpu = i;
5780                         }
5781                 }
5782         }
5783
5784         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5785 }
5786
5787 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5788
5789 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5790 {
5791         struct sched_domain_shared *sds;
5792
5793         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5794         if (sds)
5795                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5796 }
5797
5798 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5799 {
5800         struct sched_domain_shared *sds;
5801
5802         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5803         if (sds)
5804                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5805
5806         return def;
5807 }
5808
5809 /*
5810  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5811  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5812  *
5813  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5814  * state should be fairly cheap.
5815  */
5816 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5817 {
5818         int core = cpu_of(rq);
5819         int cpu;
5820
5821         rcu_read_lock();
5822         if (test_idle_cores(core, true))
5823                 goto unlock;
5824
5825         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5826                 if (cpu == core)
5827                         continue;
5828
5829                 if (!idle_cpu(cpu))
5830                         goto unlock;
5831         }
5832
5833         set_idle_cores(core, 1);
5834 unlock:
5835         rcu_read_unlock();
5836 }
5837
5838 /*
5839  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5840  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5841  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5842  */
5843 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5844 {
5845         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5846         int core, cpu;
5847
5848         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5849                 return -1;
5850
5851         if (!test_idle_cores(target, false))
5852                 return -1;
5853
5854         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5855
5856         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5857                 bool idle = true;
5858
5859                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5860                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5861                         if (!idle_cpu(cpu))
5862                                 idle = false;
5863                 }
5864
5865                 if (idle)
5866                         return core;
5867         }
5868
5869         /*
5870          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5871          */
5872         set_idle_cores(target, 0);
5873
5874         return -1;
5875 }
5876
5877 /*
5878  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5879  */
5880 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5881 {
5882         int cpu;
5883
5884         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5885                 return -1;
5886
5887         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5888                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5889                         continue;
5890                 if (idle_cpu(cpu))
5891                         return cpu;
5892         }
5893
5894         return -1;
5895 }
5896
5897 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5898
5899 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5900 {
5901         return -1;
5902 }
5903
5904 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5905 {
5906         return -1;
5907 }
5908
5909 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5910
5911 /*
5912  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5913  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5914  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5915  */
5916 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5917 {
5918         struct sched_domain *this_sd;
5919         u64 avg_cost, avg_idle;
5920         u64 time, cost;
5921         s64 delta;
5922         int cpu, nr = INT_MAX;
5923
5924         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5925         if (!this_sd)
5926                 return -1;
5927
5928         /*
5929          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5930          * particularly is sensitive here.
5931          */
5932         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5933         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5934
5935         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5936                 return -1;
5937
5938         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5939                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5940                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5941                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5942                 else
5943                         nr = 4;
5944         }
5945
5946         time = local_clock();
5947
5948         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5949                 if (!--nr)
5950                         return -1;
5951                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5952                         continue;
5953                 if (idle_cpu(cpu))
5954                         break;
5955         }
5956
5957         time = local_clock() - time;
5958         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5959         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5960         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5961
5962         return cpu;
5963 }
5964
5965 /*
5966  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5967  */
5968 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5969 {
5970         struct sched_domain *sd;
5971         int i;
5972
5973         if (idle_cpu(target))
5974                 return target;
5975
5976         /*
5977          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5978          */
5979         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5980                 return prev;
5981
5982         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5983         if (!sd)
5984                 return target;
5985
5986         i = select_idle_core(p, sd, target);
5987         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5988                 return i;
5989
5990         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5991         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5992                 return i;
5993
5994         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5995         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5996                 return i;
5997
5998         return target;
5999 }
6000
6001 /*
6002  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
6003  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
6004  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
6005  * CFS task (ie cpu_capacity).
6006  *
6007  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6008  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6009  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6010  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6011  * (arch_scale_freq_capacity()).
6012  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6013  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6014  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6015  *
6016  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6017  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6018  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6019  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6020  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6021  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6022  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6023  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6024  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6025  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6026  */
6027 static int cpu_util(int cpu)
6028 {
6029         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
6030         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
6031
6032         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6033 }
6034
6035 static inline int task_util(struct task_struct *p)
6036 {
6037         return p->se.avg.util_avg;
6038 }
6039
6040 /*
6041  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
6042  * the waking task p removed.
6043  */
6044 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6045 {
6046         unsigned long util, capacity;
6047
6048         /* Task has no contribution or is new */
6049         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
6050                 return cpu_util(cpu);
6051
6052         capacity = capacity_orig_of(cpu);
6053         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
6054
6055         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6056 }
6057
6058 /*
6059  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6060  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6061  *
6062  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6063  * BALANCE_WAKE sort things out.
6064  */
6065 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6066 {
6067         long min_cap, max_cap;
6068
6069         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6070         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6071
6072         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6073         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6074                 return 0;
6075
6076         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6077         sync_entity_load_avg(&p->se);
6078
6079         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6080 }
6081
6082 /*
6083  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6084  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6085  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6086  *
6087  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6088  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6089  *
6090  * Returns the target cpu number.
6091  *
6092  * preempt must be disabled.
6093  */
6094 static int
6095 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6096 {
6097         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6098         int cpu = smp_processor_id();
6099         int new_cpu = prev_cpu;
6100         int want_affine = 0;
6101         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6102
6103         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6104                 record_wakee(p);
6105                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6106                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6107         }
6108
6109         rcu_read_lock();
6110         for_each_domain(cpu, tmp) {
6111                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6112                         break;
6113
6114                 /*
6115                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6116                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6117                  */
6118                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6119                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6120                         affine_sd = tmp;
6121                         break;
6122                 }
6123
6124                 if (tmp->flags & sd_flag)
6125                         sd = tmp;
6126                 else if (!want_affine)
6127                         break;
6128         }
6129
6130         if (affine_sd) {
6131                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6132                 if (cpu == prev_cpu)
6133                         goto pick_cpu;
6134
6135                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6136                         new_cpu = cpu;
6137         }
6138
6139         if (!sd) {
6140  pick_cpu:
6141                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6142                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6143
6144         } else while (sd) {
6145                 struct sched_group *group;
6146                 int weight;
6147
6148                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6149                         sd = sd->child;
6150                         continue;
6151                 }
6152
6153                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6154                 if (!group) {
6155                         sd = sd->child;
6156                         continue;
6157                 }
6158
6159                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6160                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6161                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6162                         sd = sd->child;
6163                         continue;
6164                 }
6165
6166                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6167                 cpu = new_cpu;
6168                 weight = sd->span_weight;
6169                 sd = NULL;
6170                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6171                         if (weight <= tmp->span_weight)
6172                                 break;
6173                         if (tmp->flags & sd_flag)
6174                                 sd = tmp;
6175                 }
6176                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6177         }
6178         rcu_read_unlock();
6179
6180         return new_cpu;
6181 }
6182
6183 /*
6184  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6185  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6186  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6187  */
6188 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6189 {
6190         /*
6191          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6192          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6193          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6194          * the task on the new runqueue.
6195          */
6196         if (p->state == TASK_WAKING) {
6197                 struct sched_entity *se = &p->se;
6198                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6199                 u64 min_vruntime;
6200
6201 #ifndef CONFIG_64BIT
6202                 u64 min_vruntime_copy;
6203
6204                 do {
6205                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6206                         smp_rmb();
6207                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6208                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6209 #else
6210                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6211 #endif
6212
6213                 se->vruntime -= min_vruntime;
6214         }
6215
6216         /*
6217          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6218          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6219          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6220          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6221          * load sounds not bad.
6222          */
6223         remove_entity_load_avg(&p->se);
6224
6225         /* Tell new CPU we are migrated */
6226         p->se.avg.last_update_time = 0;
6227
6228         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6229         p->se.exec_start = 0;
6230 }
6231
6232 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6233 {
6234         remove_entity_load_avg(&p->se);
6235 }
6236 #endif /* CONFIG_SMP */
6237
6238 static unsigned long
6239 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6240 {
6241         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6242
6243         /*
6244          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6245          * to virtual-time in his units.
6246          *
6247          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6248          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6249          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6250          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6251          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6252          *
6253          * This is especially important for buddies when the leftmost
6254          * task is higher priority than the buddy.
6255          */
6256         return calc_delta_fair(gran, se);
6257 }
6258
6259 /*
6260  * Should 'se' preempt 'curr'.
6261  *
6262  *             |s1
6263  *        |s2
6264  *   |s3
6265  *         g
6266  *      |<--->|c
6267  *
6268  *  w(c, s1) = -1
6269  *  w(c, s2) =  0
6270  *  w(c, s3) =  1
6271  *
6272  */
6273 static int
6274 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6275 {
6276         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6277
6278         if (vdiff <= 0)
6279                 return -1;
6280
6281         gran = wakeup_gran(curr, se);
6282         if (vdiff > gran)
6283                 return 1;
6284
6285         return 0;
6286 }
6287
6288 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6289 {
6290         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6291                 return;
6292
6293         for_each_sched_entity(se) {
6294                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6295                         return;
6296                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6297         }
6298 }
6299
6300 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6301 {
6302         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6303                 return;
6304
6305         for_each_sched_entity(se) {
6306                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6307                         return;
6308                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6309         }
6310 }
6311
6312 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6313 {
6314         for_each_sched_entity(se)
6315                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6316 }
6317
6318 /*
6319  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6320  */
6321 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6322 {
6323         struct task_struct *curr = rq->curr;
6324         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6325         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6326         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6327         int next_buddy_marked = 0;
6328
6329         if (unlikely(se == pse))
6330                 return;
6331
6332         /*
6333          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6334          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6335          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6336          * next-buddy nomination below.
6337          */
6338         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6339                 return;
6340
6341         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6342                 set_next_buddy(pse);
6343                 next_buddy_marked = 1;
6344         }
6345
6346         /*
6347          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6348          * wake up path.
6349          *
6350          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6351          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6352          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6353          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6354          * below.
6355          */
6356         if (test_tsk_need_resched(curr))
6357                 return;
6358
6359         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6360         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6361             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6362                 goto preempt;
6363
6364         /*
6365          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6366          * is driven by the tick):
6367          */
6368         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6369                 return;
6370
6371         find_matching_se(&se, &pse);
6372         update_curr(cfs_rq_of(se));
6373         BUG_ON(!pse);
6374         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6375                 /*
6376                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6377                  * triggering this preemption.
6378                  */
6379                 if (!next_buddy_marked)
6380                         set_next_buddy(pse);
6381                 goto preempt;
6382         }
6383
6384         return;
6385
6386 preempt:
6387         resched_curr(rq);
6388         /*
6389          * Only set the backward buddy when the current task is still
6390          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6391          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6392          * point, either of which can * drop the rq lock.
6393          *
6394          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6395          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6396          */
6397         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6398                 return;
6399
6400         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6401                 set_last_buddy(se);
6402 }
6403
6404 static struct task_struct *
6405 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6406 {
6407         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6408         struct sched_entity *se;
6409         struct task_struct *p;
6410         int new_tasks;
6411
6412 again:
6413         if (!cfs_rq->nr_running)
6414                 goto idle;
6415
6416 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6417         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6418                 goto simple;
6419
6420         /*
6421          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6422          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6423          *
6424          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6425          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6426          */
6427
6428         do {
6429                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6430
6431                 /*
6432                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6433                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6434                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6435                  * forget we've ever seen it.
6436                  */
6437                 if (curr) {
6438                         if (curr->on_rq)
6439                                 update_curr(cfs_rq);
6440                         else
6441                                 curr = NULL;
6442
6443                         /*
6444                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6445                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6446                          * Therefore the nr_running test will indeed
6447                          * be correct.
6448                          */
6449                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6450                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6451
6452                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6453                                         goto idle;
6454
6455                                 goto simple;
6456                         }
6457                 }
6458
6459                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6460                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6461         } while (cfs_rq);
6462
6463         p = task_of(se);
6464
6465         /*
6466          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6467          * is a different task than we started out with, try and touch the
6468          * least amount of cfs_rqs.
6469          */
6470         if (prev != p) {
6471                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6472
6473                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6474                         int se_depth = se->depth;
6475                         int pse_depth = pse->depth;
6476
6477                         if (se_depth <= pse_depth) {
6478                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6479                                 pse = parent_entity(pse);
6480                         }
6481                         if (se_depth >= pse_depth) {
6482                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6483                                 se = parent_entity(se);
6484                         }
6485                 }
6486
6487                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6488                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6489         }
6490
6491         if (hrtick_enabled(rq))
6492                 hrtick_start_fair(rq, p);
6493
6494         return p;
6495 simple:
6496 #endif
6497
6498         put_prev_task(rq, prev);
6499
6500         do {
6501                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6502                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6503                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6504         } while (cfs_rq);
6505
6506         p = task_of(se);
6507
6508         if (hrtick_enabled(rq))
6509                 hrtick_start_fair(rq, p);
6510
6511         return p;
6512
6513 idle:
6514         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6515
6516         /*
6517          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6518          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6519          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6520          */
6521         if (new_tasks < 0)
6522                 return RETRY_TASK;
6523
6524         if (new_tasks > 0)
6525                 goto again;
6526
6527         return NULL;
6528 }
6529
6530 /*
6531  * Account for a descheduled task:
6532  */
6533 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6534 {
6535         struct sched_entity *se = &prev->se;
6536         struct cfs_rq *cfs_rq;
6537
6538         for_each_sched_entity(se) {
6539                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6540                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6541         }
6542 }
6543
6544 /*
6545  * sched_yield() is very simple
6546  *
6547  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6548  */
6549 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6550 {
6551         struct task_struct *curr = rq->curr;
6552         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6553         struct sched_entity *se = &curr->se;
6554
6555         /*
6556          * Are we the only task in the tree?
6557          */
6558         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6559                 return;
6560
6561         clear_buddies(cfs_rq, se);
6562
6563         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6564                 update_rq_clock(rq);
6565                 /*
6566                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6567                  */
6568                 update_curr(cfs_rq);
6569                 /*
6570                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6571                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6572                  * and double the fastpath cost.
6573                  */
6574                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6575         }
6576
6577         set_skip_buddy(se);
6578 }
6579
6580 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6581 {
6582         struct sched_entity *se = &p->se;
6583
6584         /* throttled hierarchies are not runnable */
6585         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6586                 return false;
6587
6588         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6589         set_next_buddy(se);
6590
6591         yield_task_fair(rq);
6592
6593         return true;
6594 }
6595
6596 #ifdef CONFIG_SMP
6597 /**************************************************
6598  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6599  *
6600  * BASICS
6601  *
6602  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6603  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6604  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6605  *
6606  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6607  *
6608  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6609  * W_i,0 is defined as:
6610  *
6611  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6612  *
6613  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6614  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6615  *
6616  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6617  * weight:
6618  *
6619  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6620  *
6621  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6622  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6623  * can also include other factors [XXX].
6624  *
6625  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6626  * directly from (1):
6627  *
6628  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6629  *
6630  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6631  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6632  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6633  *
6634  * [XXX expand on:
6635  *     - infeasible weights;
6636  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6637  *
6638  *
6639  * SCHED DOMAINS
6640  *
6641  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6642  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6643  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6644  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6645  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6646  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6647  * the groups.
6648  *
6649  * This yields:
6650  *
6651  *     log_2 n     1     n
6652  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6653  *     i = 0      2^i   2^i
6654  *                               `- size of each group
6655  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6656  *         |         `- freq
6657  *         `- sum over all levels
6658  *
6659  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6660  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6661  *
6662  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6663  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6664  *
6665  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6666  *
6667  *             log_2 n
6668  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6669  *             k = 0
6670  *
6671  * And you'll find that:
6672  *
6673  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6674  *
6675  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6676  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6677  * of:
6678  *
6679  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6680  *
6681  *
6682  * WORK CONSERVING
6683  *
6684  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6685  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6686  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6687  *
6688  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6689  * time.
6690  *
6691  * [XXX more?]
6692  *
6693  *
6694  * CGROUPS
6695  *
6696  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6697  *
6698  *                                s_k,i
6699  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6700  *                                 S_k
6701  *
6702  * Where
6703  *
6704  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6705  *
6706  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6707  *
6708  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6709  * property.
6710  *
6711  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6712  *      rewrite all of this once again.]
6713  */
6714
6715 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6716
6717 enum fbq_type { regular, remote, all };
6718
6719 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6720 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6721 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6722 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6723
6724 struct lb_env {
6725         struct sched_domain     *sd;
6726
6727         struct rq               *src_rq;
6728         int                     src_cpu;
6729
6730         int                     dst_cpu;
6731         struct rq               *dst_rq;
6732
6733         struct cpumask          *dst_grpmask;
6734         int                     new_dst_cpu;
6735         enum cpu_idle_type      idle;
6736         long                    imbalance;
6737         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6738         struct cpumask          *cpus;
6739
6740         unsigned int            flags;
6741
6742         unsigned int            loop;
6743         unsigned int            loop_break;
6744         unsigned int            loop_max;
6745
6746         enum fbq_type           fbq_type;
6747         struct list_head        tasks;
6748 };
6749
6750 /*
6751  * Is this task likely cache-hot:
6752  */
6753 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6754 {
6755         s64 delta;
6756
6757         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6758
6759         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6760                 return 0;
6761
6762         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6763                 return 0;
6764
6765         /*
6766          * Buddy candidates are cache hot:
6767          */
6768         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6769                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6770                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6771                 return 1;
6772
6773         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6774                 return 1;
6775         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6776                 return 0;
6777
6778         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6779
6780         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6781 }
6782
6783 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6784 /*
6785  * Returns 1, if task migration degrades locality
6786  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6787  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6788  */
6789 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6790 {
6791         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6792         unsigned long src_faults, dst_faults;
6793         int src_nid, dst_nid;
6794
6795         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6796                 return -1;
6797
6798         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6799                 return -1;
6800
6801         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6802         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6803
6804         if (src_nid == dst_nid)
6805                 return -1;
6806
6807         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6808         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6809                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6810                         return 1;
6811                 else
6812                         return -1;
6813         }
6814
6815         /* Encourage migration to the preferred node. */
6816         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6817                 return 0;
6818
6819         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
6820         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
6821                 return -1;
6822
6823         if (numa_group) {
6824                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6825                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6826         } else {
6827                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6828                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6829         }
6830
6831         return dst_faults < src_faults;
6832 }
6833
6834 #else
6835 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6836                                              struct lb_env *env)
6837 {
6838         return -1;
6839 }
6840 #endif
6841
6842 /*
6843  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6844  */
6845 static
6846 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6847 {
6848         int tsk_cache_hot;
6849
6850         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6851
6852         /*
6853          * We do not migrate tasks that are:
6854          * 1) throttled_lb_pair, or
6855          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6856          * 3) running (obviously), or
6857          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6858          */
6859         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6860                 return 0;
6861
6862         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6863                 int cpu;
6864
6865                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6866
6867                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6868
6869                 /*
6870                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6871                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6872                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6873                  *
6874                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
6875                  * already computed one in current iteration.
6876                  */
6877                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6878                         return 0;
6879
6880                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6881                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6882                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6883                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6884                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6885                                 break;
6886                         }
6887                 }
6888
6889                 return 0;
6890         }
6891
6892         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6893         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6894
6895         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6896                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6897                 return 0;
6898         }
6899
6900         /*
6901          * Aggressive migration if:
6902          * 1) destination numa is preferred
6903          * 2) task is cache cold, or
6904          * 3) too many balance attempts have failed.
6905          */
6906         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6907         if (tsk_cache_hot == -1)
6908                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6909
6910         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6911             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6912                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6913                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6914                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6915                 }
6916                 return 1;
6917         }
6918
6919         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6920         return 0;
6921 }
6922
6923 /*
6924  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6925  */
6926 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6927 {
6928         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6929
6930         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6931         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6932         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6933 }
6934
6935 /*
6936  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6937  * part of active balancing operations within "domain".
6938  *
6939  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6940  */
6941 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6942 {
6943         struct task_struct *p, *n;
6944
6945         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6946
6947         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6948                 if (!can_migrate_task(p, env))
6949                         continue;
6950
6951                 detach_task(p, env);
6952
6953                 /*
6954                  * Right now, this is only the second place where
6955                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6956                  * so we can safely collect stats here rather than
6957                  * inside detach_tasks().
6958                  */
6959                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6960                 return p;
6961         }
6962         return NULL;
6963 }
6964
6965 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6966
6967 /*
6968  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6969  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6970  *
6971  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6972  */
6973 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6974 {
6975         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6976         struct task_struct *p;
6977         unsigned long load;
6978         int detached = 0;
6979
6980         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6981
6982         if (env->imbalance <= 0)
6983                 return 0;
6984
6985         while (!list_empty(tasks)) {
6986                 /*
6987                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6988                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6989                  */
6990                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6991                         break;
6992
6993                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6994
6995                 env->loop++;
6996                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6997                 if (env->loop > env->loop_max)
6998                         break;
6999
7000                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7001                 if (env->loop > env->loop_break) {
7002                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7003                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7004                         break;
7005                 }
7006
7007                 if (!can_migrate_task(p, env))
7008                         goto next;
7009
7010                 load = task_h_load(p);
7011
7012                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7013                         goto next;
7014
7015                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7016                         goto next;
7017
7018                 detach_task(p, env);
7019                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7020
7021                 detached++;
7022                 env->imbalance -= load;
7023
7024 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7025                 /*
7026                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7027                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7028                  * the critical section.
7029                  */
7030                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7031                         break;
7032 #endif
7033
7034                 /*
7035                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7036                  * weighted load.
7037                  */
7038                 if (env->imbalance <= 0)
7039                         break;
7040
7041                 continue;
7042 next:
7043                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
7044         }
7045
7046         /*
7047          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7048          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7049          * than inside detach_one_task().
7050          */
7051         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7052
7053         return detached;
7054 }
7055
7056 /*
7057  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7058  */
7059 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7060 {
7061         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7062
7063         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7064         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7065         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7066         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7067 }
7068
7069 /*
7070  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7071  * its new rq.
7072  */
7073 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7074 {
7075         struct rq_flags rf;
7076
7077         rq_lock(rq, &rf);
7078         update_rq_clock(rq);
7079         attach_task(rq, p);
7080         rq_unlock(rq, &rf);
7081 }
7082
7083 /*
7084  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7085  * new rq.
7086  */
7087 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7088 {
7089         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7090         struct task_struct *p;
7091         struct rq_flags rf;
7092
7093         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7094         update_rq_clock(env->dst_rq);
7095
7096         while (!list_empty(tasks)) {
7097                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7098                 list_del_init(&p->se.group_node);
7099
7100                 attach_task(env->dst_rq, p);
7101         }
7102
7103         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7104 }
7105
7106 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7107
7108 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7109 {
7110         if (cfs_rq->load.weight)
7111                 return false;
7112
7113         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7114                 return false;
7115
7116         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7117                 return false;
7118
7119         if (cfs_rq->runnable_load_sum)
7120                 return false;
7121
7122         return true;
7123 }
7124
7125 static void update_blocked_averages(int cpu)
7126 {
7127         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7128         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7129         struct rq_flags rf;
7130
7131         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7132         update_rq_clock(rq);
7133
7134         /*
7135          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7136          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7137          */
7138         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7139                 struct sched_entity *se;
7140
7141                 /* throttled entities do not contribute to load */
7142                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7143                         continue;
7144
7145                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7146                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7147
7148                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7149                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7150                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7151                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7152
7153                 /*
7154                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7155                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7156                  */
7157                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7158                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7159         }
7160         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7161 }
7162
7163 /*
7164  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7165  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7166  * group is a fraction of its parents load.
7167  */
7168 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7169 {
7170         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7171         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7172         unsigned long now = jiffies;
7173         unsigned long load;
7174
7175         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7176                 return;
7177
7178         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7179         for_each_sched_entity(se) {
7180                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7181                 cfs_rq->h_load_next = se;
7182                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7183                         break;
7184         }
7185
7186         if (!se) {
7187                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7188                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7189         }
7190
7191         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7192                 load = cfs_rq->h_load;
7193                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7194                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7195                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7196                 cfs_rq->h_load = load;
7197                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7198         }
7199 }
7200
7201 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7202 {
7203         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7204
7205         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7206         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7207                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7208 }
7209 #else
7210 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7211 {
7212         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7213         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7214         struct rq_flags rf;
7215
7216         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7217         update_rq_clock(rq);
7218         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7219         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7220 }
7221
7222 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7223 {
7224         return p->se.avg.load_avg;
7225 }
7226 #endif
7227
7228 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7229
7230 enum group_type {
7231         group_other = 0,
7232         group_imbalanced,
7233         group_overloaded,
7234 };
7235
7236 /*
7237  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7238  */
7239 struct sg_lb_stats {
7240         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7241         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7242         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7243         unsigned long load_per_task;
7244         unsigned long group_capacity;
7245         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7246         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7247         unsigned int idle_cpus;
7248         unsigned int group_weight;
7249         enum group_type group_type;
7250         int group_no_capacity;
7251 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7252         unsigned int nr_numa_running;
7253         unsigned int nr_preferred_running;
7254 #endif
7255 };
7256
7257 /*
7258  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7259  *               during load balancing.
7260  */
7261 struct sd_lb_stats {
7262         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7263         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7264         unsigned long total_running;
7265         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7266         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7267         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7268
7269         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7270         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7271 };
7272
7273 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7274 {
7275         /*
7276          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7277          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7278          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7279          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7280          */
7281         *sds = (struct sd_lb_stats){
7282                 .busiest = NULL,
7283                 .local = NULL,
7284                 .total_running = 0UL,
7285                 .total_load = 0UL,
7286                 .total_capacity = 0UL,
7287                 .busiest_stat = {
7288                         .avg_load = 0UL,
7289                         .sum_nr_running = 0,
7290                         .group_type = group_other,
7291                 },
7292         };
7293 }
7294
7295 /**
7296  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7297  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7298  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7299  *
7300  * Return: The load index.
7301  */
7302 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7303                                         enum cpu_idle_type idle)
7304 {
7305         int load_idx;
7306
7307         switch (idle) {
7308         case CPU_NOT_IDLE:
7309                 load_idx = sd->busy_idx;
7310                 break;
7311
7312         case CPU_NEWLY_IDLE:
7313                 load_idx = sd->newidle_idx;
7314                 break;
7315         default:
7316                 load_idx = sd->idle_idx;
7317                 break;
7318         }
7319
7320         return load_idx;
7321 }
7322
7323 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7324 {
7325         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7326         u64 total, used, age_stamp, avg;
7327         s64 delta;
7328
7329         /*
7330          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7331          * we read them once before doing sanity checks on them.
7332          */
7333         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7334         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7335         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7336
7337         if (unlikely(delta < 0))
7338                 delta = 0;
7339
7340         total = sched_avg_period() + delta;
7341
7342         used = div_u64(avg, total);
7343
7344         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7345                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7346
7347         return 1;
7348 }
7349
7350 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7351 {
7352         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7353         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7354
7355         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7356
7357         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7358         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7359
7360         if (!capacity)
7361                 capacity = 1;
7362
7363         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7364         sdg->sgc->capacity = capacity;
7365         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7366 }
7367
7368 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7369 {
7370         struct sched_domain *child = sd->child;
7371         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7372         unsigned long capacity, min_capacity;
7373         unsigned long interval;
7374
7375         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7376         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7377         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7378
7379         if (!child) {
7380                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7381                 return;
7382         }
7383
7384         capacity = 0;
7385         min_capacity = ULONG_MAX;
7386
7387         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7388                 /*
7389                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7390                  * span the current group.
7391                  */
7392
7393                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7394                         struct sched_group_capacity *sgc;
7395                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7396
7397                         /*
7398                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7399                          * gets here before we've attached the domains to the
7400                          * runqueues.
7401                          *
7402                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7403                          * in update_cpu_capacity().
7404                          *
7405                          * This avoids capacity from being 0 and
7406                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7407                          */
7408                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7409                                 capacity += capacity_of(cpu);
7410                         } else {
7411                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7412                                 capacity += sgc->capacity;
7413                         }
7414
7415                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7416                 }
7417         } else  {
7418                 /*
7419                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7420                  * span the current group.
7421                  */
7422
7423                 group = child->groups;
7424                 do {
7425                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7426
7427                         capacity += sgc->capacity;
7428                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7429                         group = group->next;
7430                 } while (group != child->groups);
7431         }
7432
7433         sdg->sgc->capacity = capacity;
7434         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7435 }
7436
7437 /*
7438  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7439  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7440  * Return true is the capacity is reduced
7441  */
7442 static inline int
7443 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7444 {
7445         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7446                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7447 }
7448
7449 /*
7450  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7451  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7452  *
7453  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7454  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7455  * Something like:
7456  *
7457  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7458  *              *     * * *
7459  *
7460  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7461  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7462  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7463  *
7464  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7465  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7466  * moving tasks due to affinity constraints.
7467  *
7468  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7469  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7470  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7471  * to create an effective group imbalance.
7472  *
7473  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7474  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7475  * subtle and fragile situation.
7476  */
7477
7478 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7479 {
7480         return group->sgc->imbalance;
7481 }
7482
7483 /*
7484  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7485  * be used by some tasks.
7486  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7487  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7488  * available capacity for CFS tasks.
7489  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7490  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7491  * capacity in meaningful for the load balancer.
7492  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7493  * any benefit for the load balance.
7494  */
7495 static inline bool
7496 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7497 {
7498         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7499                 return true;
7500
7501         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7502                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7503                 return true;
7504
7505         return false;
7506 }
7507
7508 /*
7509  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7510  *  handle.
7511  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7512  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7513  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7514  *  false.
7515  */
7516 static inline bool
7517 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7518 {
7519         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7520                 return false;
7521
7522         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7523                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7524                 return true;
7525
7526         return false;
7527 }
7528
7529 /*
7530  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7531  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7532  */
7533 static inline bool
7534 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7535 {
7536         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7537                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7538 }
7539
7540 static inline enum
7541 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7542                           struct sg_lb_stats *sgs)
7543 {
7544         if (sgs->group_no_capacity)
7545                 return group_overloaded;
7546
7547         if (sg_imbalanced(group))
7548                 return group_imbalanced;
7549
7550         return group_other;
7551 }
7552
7553 /**
7554  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7555  * @env: The load balancing environment.
7556  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7557  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7558  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7559  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7560  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7561  */
7562 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7563                         struct sched_group *group, int load_idx,
7564                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7565                         bool *overload)
7566 {
7567         unsigned long load;
7568         int i, nr_running;
7569
7570         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7571
7572         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7573                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7574
7575                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7576                 if (local_group)
7577                         load = target_load(i, load_idx);
7578                 else
7579                         load = source_load(i, load_idx);
7580
7581                 sgs->group_load += load;
7582                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7583                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7584
7585                 nr_running = rq->nr_running;
7586                 if (nr_running > 1)
7587                         *overload = true;
7588
7589 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7590                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7591                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7592 #endif
7593                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7594                 /*
7595                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7596                  */
7597                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7598                         sgs->idle_cpus++;
7599         }
7600
7601         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7602         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7603         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7604
7605         if (sgs->sum_nr_running)
7606                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7607
7608         sgs->group_weight = group->group_weight;
7609
7610         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7611         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7612 }
7613
7614 /**
7615  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7616  * @env: The load balancing environment.
7617  * @sds: sched_domain statistics
7618  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7619  * @sgs: sched_group statistics
7620  *
7621  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7622  * busiest group.
7623  *
7624  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7625  * busiest group. %false otherwise.
7626  */
7627 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7628                                    struct sd_lb_stats *sds,
7629                                    struct sched_group *sg,
7630                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7631 {
7632         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7633
7634         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7635                 return true;
7636
7637         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7638                 return false;
7639
7640         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7641                 return false;
7642
7643         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7644                 goto asym_packing;
7645
7646         /*
7647          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7648          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7649          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7650          * power/energy consequences are not considered.
7651          */
7652         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7653             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7654                 return false;
7655
7656 asym_packing:
7657         /* This is the busiest node in its class. */
7658         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7659                 return true;
7660
7661         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7662         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7663                 return true;
7664         /*
7665          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7666          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7667          * of lower priority than ourself as busy.
7668          */
7669         if (sgs->sum_nr_running &&
7670             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7671                 if (!sds->busiest)
7672                         return true;
7673
7674                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7675                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7676                                       sg->asym_prefer_cpu))
7677                         return true;
7678         }
7679
7680         return false;
7681 }
7682
7683 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7684 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7685 {
7686         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7687                 return regular;
7688         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7689                 return remote;
7690         return all;
7691 }
7692
7693 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7694 {
7695         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7696                 return regular;
7697         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7698                 return remote;
7699         return all;
7700 }
7701 #else
7702 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7703 {
7704         return all;
7705 }
7706
7707 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7708 {
7709         return regular;
7710 }
7711 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7712
7713 /**
7714  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7715  * @env: The load balancing environment.
7716  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7717  */
7718 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7719 {
7720         struct sched_domain_shared *shared = env->sd->shared;
7721         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7722         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7723         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7724         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7725         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7726         bool overload = false;
7727
7728         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7729                 prefer_sibling = 1;
7730
7731         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7732
7733         do {
7734                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7735                 int local_group;
7736
7737                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7738                 if (local_group) {
7739                         sds->local = sg;
7740                         sgs = local;
7741
7742                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7743                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7744                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7745                 }
7746
7747                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7748                                                 &overload);
7749
7750                 if (local_group)
7751                         goto next_group;
7752
7753                 /*
7754                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7755                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7756                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7757                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7758                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7759                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7760                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7761                  * the tasks on the system).
7762                  */
7763                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7764                     group_has_capacity(env, local) &&
7765                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7766                         sgs->group_no_capacity = 1;
7767                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7768                 }
7769
7770                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7771                         sds->busiest = sg;
7772                         sds->busiest_stat = *sgs;
7773                 }
7774
7775 next_group:
7776                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7777                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
7778                 sds->total_load += sgs->group_load;
7779                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7780
7781                 sg = sg->next;
7782         } while (sg != env->sd->groups);
7783
7784         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7785                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7786
7787         if (!env->sd->parent) {
7788                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7789                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7790                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7791         }
7792
7793         if (!shared)
7794                 return;
7795
7796         /*
7797          * Since these are sums over groups they can contain some CPUs
7798          * multiple times for the NUMA domains.
7799          *
7800          * Currently only wake_affine_llc() and find_busiest_group()
7801          * uses these numbers, only the last is affected by this problem.
7802          *
7803          * XXX fix that.
7804          */
7805         WRITE_ONCE(shared->nr_running,  sds->total_running);
7806         WRITE_ONCE(shared->load,        sds->total_load);
7807         WRITE_ONCE(shared->capacity,    sds->total_capacity);
7808 }
7809
7810 /**
7811  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7812  *                      sched domain.
7813  *
7814  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7815  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7816  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7817  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7818  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7819  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7820  *
7821  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7822  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7823  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7824  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7825  * number.
7826  *
7827  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7828  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
7829  *
7830  * @env: The load balancing environment.
7831  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7832  */
7833 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7834 {
7835         int busiest_cpu;
7836
7837         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7838                 return 0;
7839
7840         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7841                 return 0;
7842
7843         if (!sds->busiest)
7844                 return 0;
7845
7846         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7847         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7848                 return 0;
7849
7850         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7851                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7852                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7853
7854         return 1;
7855 }
7856
7857 /**
7858  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7859  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7860  *                      load balancing.
7861  * @env: The load balancing environment.
7862  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7863  */
7864 static inline
7865 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7866 {
7867         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7868         unsigned int imbn = 2;
7869         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7870         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7871
7872         local = &sds->local_stat;
7873         busiest = &sds->busiest_stat;
7874
7875         if (!local->sum_nr_running)
7876                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7877         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7878                 imbn = 1;
7879
7880         scaled_busy_load_per_task =
7881                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7882                 busiest->group_capacity;
7883
7884         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7885             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7886                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7887                 return;
7888         }
7889
7890         /*
7891          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7892          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7893          * moving them.
7894          */
7895
7896         capa_now += busiest->group_capacity *
7897                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7898         capa_now += local->group_capacity *
7899                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7900         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7901
7902         /* Amount of load we'd subtract */
7903         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7904                 capa_move += busiest->group_capacity *
7905                             min(busiest->load_per_task,
7906                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7907         }
7908
7909         /* Amount of load we'd add */
7910         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7911             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7912                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7913                       local->group_capacity;
7914         } else {
7915                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7916                       local->group_capacity;
7917         }
7918         capa_move += local->group_capacity *
7919                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7920         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7921
7922         /* Move if we gain throughput */
7923         if (capa_move > capa_now)
7924                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7925 }
7926
7927 /**
7928  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7929  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7930  * @env: load balance environment
7931  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7932  */
7933 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7934 {
7935         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7936         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7937
7938         local = &sds->local_stat;
7939         busiest = &sds->busiest_stat;
7940
7941         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7942                 /*
7943                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7944                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7945                  */
7946                 busiest->load_per_task =
7947                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7948         }
7949
7950         /*
7951          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7952          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7953          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7954          * skipped when updating the busiest sg:
7955          */
7956         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7957             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7958                 env->imbalance = 0;
7959                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7960         }
7961
7962         /*
7963          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7964          */
7965         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7966             local->group_type   == group_overloaded) {
7967                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7968                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7969                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7970                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7971                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7972                 } else
7973                         load_above_capacity = ~0UL;
7974         }
7975
7976         /*
7977          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7978          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7979          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7980          * we also don't want to reduce the group load below the group
7981          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7982          */
7983         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7984
7985         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7986         env->imbalance = min(
7987                 max_pull * busiest->group_capacity,
7988                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7989         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7990
7991         /*
7992          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7993          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7994          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7995          * moved
7996          */
7997         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7998                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7999 }
8000
8001 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8002
8003 /**
8004  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8005  * if there is an imbalance.
8006  *
8007  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8008  * to restore balance.
8009  *
8010  * @env: The load balancing environment.
8011  *
8012  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8013  */
8014 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8015 {
8016         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8017         struct sd_lb_stats sds;
8018
8019         init_sd_lb_stats(&sds);
8020
8021         /*
8022          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8023          * this level.
8024          */
8025         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8026         local = &sds.local_stat;
8027         busiest = &sds.busiest_stat;
8028
8029         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8030         if (check_asym_packing(env, &sds))
8031                 return sds.busiest;
8032
8033         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8034         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8035                 goto out_balanced;
8036
8037         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8038         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8039                                                 / sds.total_capacity;
8040
8041         /*
8042          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8043          * work because they assume all things are equal, which typically
8044          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8045          */
8046         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8047                 goto force_balance;
8048
8049         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
8050         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8051             busiest->group_no_capacity)
8052                 goto force_balance;
8053
8054         /*
8055          * If the local group is busier than the selected busiest group
8056          * don't try and pull any tasks.
8057          */
8058         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8059                 goto out_balanced;
8060
8061         /*
8062          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8063          * average load.
8064          */
8065         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8066                 goto out_balanced;
8067
8068         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8069                 /*
8070                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
8071                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8072                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
8073                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8074                  * might end up to just move the imbalance on another group
8075                  */
8076                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8077                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8078                         goto out_balanced;
8079         } else {
8080                 /*
8081                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8082                  * imbalance_pct to be conservative.
8083                  */
8084                 if (100 * busiest->avg_load <=
8085                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8086                         goto out_balanced;
8087         }
8088
8089 force_balance:
8090         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8091         calculate_imbalance(env, &sds);
8092         return sds.busiest;
8093
8094 out_balanced:
8095         env->imbalance = 0;
8096         return NULL;
8097 }
8098
8099 /*
8100  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8101  */
8102 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8103                                      struct sched_group *group)
8104 {
8105         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8106         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8107         int i;
8108
8109         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8110                 unsigned long capacity, wl;
8111                 enum fbq_type rt;
8112
8113                 rq = cpu_rq(i);
8114                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8115
8116                 /*
8117                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8118                  *  - regular: there are !numa tasks
8119                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8120                  *  - all:     there is no distinction
8121                  *
8122                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8123                  * ignore those when there's better options.
8124                  *
8125                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8126                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8127                  * queue by moving tasks around inside the node.
8128                  *
8129                  * If we cannot move enough load due to this classification
8130                  * the next pass will adjust the group classification and
8131                  * allow migration of more tasks.
8132                  *
8133                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8134                  */
8135                 if (rt > env->fbq_type)
8136                         continue;
8137
8138                 capacity = capacity_of(i);
8139
8140                 wl = weighted_cpuload(rq);
8141
8142                 /*
8143                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8144                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8145                  */
8146
8147                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8148                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8149                         continue;
8150
8151                 /*
8152                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8153                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8154                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8155                  * potentially running at a lower capacity.
8156                  *
8157                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8158                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8159                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8160                  * our previous maximum.
8161                  */
8162                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8163                         busiest_load = wl;
8164                         busiest_capacity = capacity;
8165                         busiest = rq;
8166                 }
8167         }
8168
8169         return busiest;
8170 }
8171
8172 /*
8173  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8174  * so long as it is large enough.
8175  */
8176 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8177
8178 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8179 {
8180         struct sched_domain *sd = env->sd;
8181
8182         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8183
8184                 /*
8185                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8186                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8187                  * highest priority CPUs.
8188                  */
8189                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8190                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8191                         return 1;
8192         }
8193
8194         /*
8195          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8196          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8197          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8198          * available on dst_cpu.
8199          */
8200         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8201             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8202                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8203                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8204                         return 1;
8205         }
8206
8207         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8208 }
8209
8210 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8211
8212 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8213 {
8214         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8215         int cpu, balance_cpu = -1;
8216
8217         /*
8218          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8219          * to do the newly idle load balance.
8220          */
8221         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8222                 return 1;
8223
8224         /* Try to find first idle cpu */
8225         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8226                 if (!idle_cpu(cpu))
8227                         continue;
8228
8229                 balance_cpu = cpu;
8230                 break;
8231         }
8232
8233         if (balance_cpu == -1)
8234                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8235
8236         /*
8237          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8238          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8239          */
8240         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8241 }
8242
8243 /*
8244  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8245  * tasks if there is an imbalance.
8246  */
8247 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8248                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8249                         int *continue_balancing)
8250 {
8251         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8252         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8253         struct sched_group *group;
8254         struct rq *busiest;
8255         struct rq_flags rf;
8256         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8257
8258         struct lb_env env = {
8259                 .sd             = sd,
8260                 .dst_cpu        = this_cpu,
8261                 .dst_rq         = this_rq,
8262                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8263                 .idle           = idle,
8264                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8265                 .cpus           = cpus,
8266                 .fbq_type       = all,
8267                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8268         };
8269
8270         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8271
8272         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8273
8274 redo:
8275         if (!should_we_balance(&env)) {
8276                 *continue_balancing = 0;
8277                 goto out_balanced;
8278         }
8279
8280         group = find_busiest_group(&env);
8281         if (!group) {
8282                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8283                 goto out_balanced;
8284         }
8285
8286         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8287         if (!busiest) {
8288                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8289                 goto out_balanced;
8290         }
8291
8292         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8293
8294         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8295
8296         env.src_cpu = busiest->cpu;
8297         env.src_rq = busiest;
8298
8299         ld_moved = 0;
8300         if (busiest->nr_running > 1) {
8301                 /*
8302                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8303                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8304                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8305                  * correctly treated as an imbalance.
8306                  */
8307                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8308                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8309
8310 more_balance:
8311                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8312                 update_rq_clock(busiest);
8313
8314                 /*
8315                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8316                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8317                  */
8318                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8319
8320                 /*
8321                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8322                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8323                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8324                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8325                  * See task_rq_lock() family for the details.
8326                  */
8327
8328                 rq_unlock(busiest, &rf);
8329
8330                 if (cur_ld_moved) {
8331                         attach_tasks(&env);
8332                         ld_moved += cur_ld_moved;
8333                 }
8334
8335                 local_irq_restore(rf.flags);
8336
8337                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8338                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8339                         goto more_balance;
8340                 }
8341
8342                 /*
8343                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8344                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8345                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8346                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8347                  * sched_group.
8348                  *
8349                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8350                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8351                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8352                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8353                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8354                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8355                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8356                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8357                  * This however should not happen so much in practice and
8358                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8359                  * excess load moved.
8360                  */
8361                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8362
8363                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8364                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8365
8366                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8367                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8368                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8369                         env.loop         = 0;
8370                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8371
8372                         /*
8373                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8374                          * need to continue with same src_cpu.
8375                          */
8376                         goto more_balance;
8377                 }
8378
8379                 /*
8380                  * We failed to reach balance because of affinity.
8381                  */
8382                 if (sd_parent) {
8383                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8384
8385                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8386                                 *group_imbalance = 1;
8387                 }
8388
8389                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8390                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8391                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8392                         /*
8393                          * Attempting to continue load balancing at the current
8394                          * sched_domain level only makes sense if there are
8395                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8396                          * pull load from which are not contained within the
8397                          * destination group that is receiving any migrated
8398                          * load.
8399                          */
8400                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8401                                 env.loop = 0;
8402                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8403                                 goto redo;
8404                         }
8405                         goto out_all_pinned;
8406                 }
8407         }
8408
8409         if (!ld_moved) {
8410                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8411                 /*
8412                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8413                  * We do not want newidle balance, which can be very
8414                  * frequent, pollute the failure counter causing
8415                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8416                  */
8417                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8418                         sd->nr_balance_failed++;
8419
8420                 if (need_active_balance(&env)) {
8421                         unsigned long flags;
8422
8423                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8424
8425                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8426                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8427                          * moved to this_cpu
8428                          */
8429                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8430                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8431                                                             flags);
8432                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8433                                 goto out_one_pinned;
8434                         }
8435
8436                         /*
8437                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8438                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8439                          * only after active load balance is finished.
8440                          */
8441                         if (!busiest->active_balance) {
8442                                 busiest->active_balance = 1;
8443                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8444                                 active_balance = 1;
8445                         }
8446                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8447
8448                         if (active_balance) {
8449                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8450                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8451                                         &busiest->active_balance_work);
8452                         }
8453
8454                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8455                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8456                 }
8457         } else
8458                 sd->nr_balance_failed = 0;
8459
8460         if (likely(!active_balance)) {
8461                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8462                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8463         } else {
8464                 /*
8465                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8466                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8467                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8468                  * detach_tasks).
8469                  */
8470                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8471                         sd->balance_interval *= 2;
8472         }
8473
8474         goto out;
8475
8476 out_balanced:
8477         /*
8478          * We reach balance although we may have faced some affinity
8479          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8480          */
8481         if (sd_parent) {
8482                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8483
8484                 if (*group_imbalance)
8485                         *group_imbalance = 0;
8486         }
8487
8488 out_all_pinned:
8489         /*
8490          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8491          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8492          * can try to migrate them.
8493          */
8494         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8495
8496         sd->nr_balance_failed = 0;
8497
8498 out_one_pinned:
8499         /* tune up the balancing interval */
8500         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8501                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8502                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8503                 sd->balance_interval *= 2;
8504
8505         ld_moved = 0;
8506 out:
8507         return ld_moved;
8508 }
8509
8510 static inline unsigned long
8511 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8512 {
8513         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8514
8515         if (cpu_busy)
8516                 interval *= sd->busy_factor;
8517
8518         /* scale ms to jiffies */
8519         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8520         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8521
8522         return interval;
8523 }
8524
8525 static inline void
8526 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8527 {
8528         unsigned long interval, next;
8529
8530         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8531         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8532         next = sd->last_balance + interval;
8533
8534         if (time_after(*next_balance, next))
8535                 *next_balance = next;
8536 }
8537
8538 /*
8539  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8540  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8541  */
8542 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8543 {
8544         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8545         int this_cpu = this_rq->cpu;
8546         struct sched_domain *sd;
8547         int pulled_task = 0;
8548         u64 curr_cost = 0;
8549
8550         /*
8551          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8552          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8553          */
8554         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8555
8556         /*
8557          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
8558          */
8559         if (!cpu_active(this_cpu))
8560                 return 0;
8561
8562         /*
8563          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8564          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8565          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8566          * re-start the picking loop.
8567          */
8568         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8569
8570         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8571             !this_rq->rd->overload) {
8572                 rcu_read_lock();
8573                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8574                 if (sd)
8575                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8576                 rcu_read_unlock();
8577
8578                 goto out;
8579         }
8580
8581         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8582
8583         update_blocked_averages(this_cpu);
8584         rcu_read_lock();
8585         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8586                 int continue_balancing = 1;
8587                 u64 t0, domain_cost;
8588
8589                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8590                         continue;
8591
8592                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8593                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8594                         break;
8595                 }
8596
8597                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8598                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8599
8600                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8601                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8602                                                    &continue_balancing);
8603
8604                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8605                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8606                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8607
8608                         curr_cost += domain_cost;
8609                 }
8610
8611                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8612
8613                 /*
8614                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8615                  * now runnable tasks on this rq.
8616                  */
8617                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8618                         break;
8619         }
8620         rcu_read_unlock();
8621
8622         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8623
8624         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8625                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8626
8627         /*
8628          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8629          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8630          * pretend we pulled a task.
8631          */
8632         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8633                 pulled_task = 1;
8634
8635 out:
8636         /* Move the next balance forward */
8637         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8638                 this_rq->next_balance = next_balance;
8639
8640         /* Is there a task of a high priority class? */
8641         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8642                 pulled_task = -1;
8643
8644         if (pulled_task)
8645                 this_rq->idle_stamp = 0;
8646
8647         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8648
8649         return pulled_task;
8650 }
8651
8652 /*
8653  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8654  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8655  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8656  * avoids physical / logical imbalances.
8657  */
8658 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8659 {
8660         struct rq *busiest_rq = data;
8661         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8662         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8663         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8664         struct sched_domain *sd;
8665         struct task_struct *p = NULL;
8666         struct rq_flags rf;
8667
8668         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8669         /*
8670          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8671          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8672          * inactive CPUs.
8673          */
8674         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8675                 goto out_unlock;
8676
8677         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8678         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8679                      !busiest_rq->active_balance))
8680                 goto out_unlock;
8681
8682         /* Is there any task to move? */
8683         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8684                 goto out_unlock;
8685
8686         /*
8687          * This condition is "impossible", if it occurs
8688          * we need to fix it. Originally reported by
8689          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8690          */
8691         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8692
8693         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8694         rcu_read_lock();
8695         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8696                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8697                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8698                                 break;
8699         }
8700
8701         if (likely(sd)) {
8702                 struct lb_env env = {
8703                         .sd             = sd,
8704                         .dst_cpu        = target_cpu,
8705                         .dst_rq         = target_rq,
8706                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8707                         .src_rq         = busiest_rq,
8708                         .idle           = CPU_IDLE,
8709                         /*
8710                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8711                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8712                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8713                          * about DST_PINNED.
8714                          */
8715                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8716                 };
8717
8718                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8719                 update_rq_clock(busiest_rq);
8720
8721                 p = detach_one_task(&env);
8722                 if (p) {
8723                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8724                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8725                         sd->nr_balance_failed = 0;
8726                 } else {
8727                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8728                 }
8729         }
8730         rcu_read_unlock();
8731 out_unlock:
8732         busiest_rq->active_balance = 0;
8733         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8734
8735         if (p)
8736                 attach_one_task(target_rq, p);
8737
8738         local_irq_enable();
8739
8740         return 0;
8741 }
8742
8743 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8744 {
8745         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8746 }
8747
8748 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8749 /*
8750  * idle load balancing details
8751  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8752  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8753  *   load balancing for all the idle CPUs.
8754  */
8755 static struct {
8756         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8757         atomic_t nr_cpus;
8758         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8759 } nohz ____cacheline_aligned;
8760
8761 static inline int find_new_ilb(void)
8762 {
8763         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8764
8765         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8766                 return ilb;
8767
8768         return nr_cpu_ids;
8769 }
8770
8771 /*
8772  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8773  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8774  * CPU (if there is one).
8775  */
8776 static void nohz_balancer_kick(void)
8777 {
8778         int ilb_cpu;
8779
8780         nohz.next_balance++;
8781
8782         ilb_cpu = find_new_ilb();
8783
8784         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8785                 return;
8786
8787         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8788                 return;
8789         /*
8790          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8791          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8792          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8793          * will be run before returning from the IPI.
8794          */
8795         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8796         return;
8797 }
8798
8799 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8800 {
8801         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8802                 /*
8803                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8804                  */
8805                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8806                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8807                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8808                 }
8809                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8810         }
8811 }
8812
8813 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8814 {
8815         struct sched_domain *sd;
8816         int cpu = smp_processor_id();
8817
8818         rcu_read_lock();
8819         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8820
8821         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8822                 goto unlock;
8823         sd->nohz_idle = 0;
8824
8825         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8826 unlock:
8827         rcu_read_unlock();
8828 }
8829
8830 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8831 {
8832         struct sched_domain *sd;
8833         int cpu = smp_processor_id();
8834
8835         rcu_read_lock();
8836         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8837
8838         if (!sd || sd->nohz_idle)
8839                 goto unlock;
8840         sd->nohz_idle = 1;
8841
8842         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8843 unlock:
8844         rcu_read_unlock();
8845 }
8846
8847 /*
8848  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8849  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8850  */
8851 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8852 {
8853         /*
8854          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8855          */
8856         if (!cpu_active(cpu))
8857                 return;
8858
8859         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
8860         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
8861                 return;
8862
8863         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8864                 return;
8865
8866         /*
8867          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8868          */
8869         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8870                 return;
8871
8872         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8873         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8874         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8875 }
8876 #endif
8877
8878 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8879
8880 /*
8881  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8882  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8883  */
8884 void update_max_interval(void)
8885 {
8886         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8887 }
8888
8889 /*
8890  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8891  * and initiates a balancing operation if so.
8892  *
8893  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8894  */
8895 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8896 {
8897         int continue_balancing = 1;
8898         int cpu = rq->cpu;
8899         unsigned long interval;
8900         struct sched_domain *sd;
8901         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8902         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8903         int update_next_balance = 0;
8904         int need_serialize, need_decay = 0;
8905         u64 max_cost = 0;
8906
8907         update_blocked_averages(cpu);
8908
8909         rcu_read_lock();
8910         for_each_domain(cpu, sd) {
8911                 /*
8912                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8913                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8914                  */
8915                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8916                         sd->max_newidle_lb_cost =
8917                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8918                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8919                         need_decay = 1;
8920                 }
8921                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8922
8923                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8924                         continue;
8925
8926                 /*
8927                  * Stop the load balance at this level. There is another
8928                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8929                  * actively.
8930                  */
8931                 if (!continue_balancing) {
8932                         if (need_decay)
8933                                 continue;
8934                         break;
8935                 }
8936
8937                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8938
8939                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8940                 if (need_serialize) {
8941                         if (!spin_trylock(&balancing))
8942                                 goto out;
8943                 }
8944
8945                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8946                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8947                                 /*
8948                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8949                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8950                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8951                                  */
8952                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8953                         }
8954                         sd->last_balance = jiffies;
8955                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8956                 }
8957                 if (need_serialize)
8958                         spin_unlock(&balancing);
8959 out:
8960                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8961                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8962                         update_next_balance = 1;
8963                 }
8964         }
8965         if (need_decay) {
8966                 /*
8967                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8968                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8969                  */
8970                 rq->max_idle_balance_cost =
8971                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8972         }
8973         rcu_read_unlock();
8974
8975         /*
8976          * next_balance will be updated only when there is a need.
8977          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8978          * updated.
8979          */
8980         if (likely(update_next_balance)) {
8981                 rq->next_balance = next_balance;
8982
8983 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8984                 /*
8985                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8986                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8987                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8988                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8989                  * balance for itself and we need to update the
8990                  * nohz.next_balance accordingly.
8991                  */
8992                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8993                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8994 #endif
8995         }
8996 }
8997
8998 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8999 /*
9000  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9001  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9002  */
9003 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9004 {
9005         int this_cpu = this_rq->cpu;
9006         struct rq *rq;
9007         int balance_cpu;
9008         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9009         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9010         int update_next_balance = 0;
9011
9012         if (idle != CPU_IDLE ||
9013             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
9014                 goto end;
9015
9016         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9017                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9018                         continue;
9019
9020                 /*
9021                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
9022                  * work being done for other cpus. Next load
9023                  * balancing owner will pick it up.
9024                  */
9025                 if (need_resched())
9026                         break;
9027
9028                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9029
9030                 /*
9031                  * If time for next balance is due,
9032                  * do the balance.
9033                  */
9034                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9035                         struct rq_flags rf;
9036
9037                         rq_lock_irq(rq, &rf);
9038                         update_rq_clock(rq);
9039                         cpu_load_update_idle(rq);
9040                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
9041
9042                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9043                 }
9044
9045                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9046                         next_balance = rq->next_balance;
9047                         update_next_balance = 1;
9048                 }
9049         }
9050
9051         /*
9052          * next_balance will be updated only when there is a need.
9053          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9054          * updated.
9055          */
9056         if (likely(update_next_balance))
9057                 nohz.next_balance = next_balance;
9058 end:
9059         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
9060 }
9061
9062 /*
9063  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9064  * of an idle cpu in the system.
9065  *   - This rq has more than one task.
9066  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9067  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9068  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9069  *     multiple busy cpu.
9070  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9071  *     domain span are idle.
9072  */
9073 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9074 {
9075         unsigned long now = jiffies;
9076         struct sched_domain_shared *sds;
9077         struct sched_domain *sd;
9078         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9079         bool kick = false;
9080
9081         if (unlikely(rq->idle_balance))
9082                 return false;
9083
9084        /*
9085         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9086         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9087         */
9088         set_cpu_sd_state_busy();
9089         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9090
9091         /*
9092          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9093          * balancing.
9094          */
9095         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9096                 return false;
9097
9098         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9099                 return false;
9100
9101         if (rq->nr_running >= 2)
9102                 return true;
9103
9104         rcu_read_lock();
9105         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9106         if (sds) {
9107                 /*
9108                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9109                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9110                  */
9111                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9112                 if (nr_busy > 1) {
9113                         kick = true;
9114                         goto unlock;
9115                 }
9116
9117         }
9118
9119         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9120         if (sd) {
9121                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9122                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9123                         kick = true;
9124                         goto unlock;
9125                 }
9126         }
9127
9128         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9129         if (sd) {
9130                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9131                         if (i == cpu ||
9132                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9133                                 continue;
9134
9135                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9136                                 kick = true;
9137                                 goto unlock;
9138                         }
9139                 }
9140         }
9141 unlock:
9142         rcu_read_unlock();
9143         return kick;
9144 }
9145 #else
9146 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9147 #endif
9148
9149 /*
9150  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9151  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9152  */
9153 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9154 {
9155         struct rq *this_rq = this_rq();
9156         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9157                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9158
9159         /*
9160          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9161          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9162          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9163          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9164          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9165          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9166          */
9167         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9168         rebalance_domains(this_rq, idle);
9169 }
9170
9171 /*
9172  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9173  */
9174 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9175 {
9176         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9177         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9178                 return;
9179
9180         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9181                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9182 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9183         if (nohz_kick_needed(rq))
9184                 nohz_balancer_kick();
9185 #endif
9186 }
9187
9188 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9189 {
9190         update_sysctl();
9191
9192         update_runtime_enabled(rq);
9193 }
9194
9195 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9196 {
9197         update_sysctl();
9198
9199         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9200         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9201 }
9202
9203 #endif /* CONFIG_SMP */
9204
9205 /*
9206  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9207  */
9208 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9209 {
9210         struct cfs_rq *cfs_rq;
9211         struct sched_entity *se = &curr->se;
9212
9213         for_each_sched_entity(se) {
9214                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9215                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9216         }
9217
9218         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9219                 task_tick_numa(rq, curr);
9220 }
9221
9222 /*
9223  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9224  *  - child not yet on the tasklist
9225  *  - preemption disabled
9226  */
9227 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9228 {
9229         struct cfs_rq *cfs_rq;
9230         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9231         struct rq *rq = this_rq();
9232         struct rq_flags rf;
9233
9234         rq_lock(rq, &rf);
9235         update_rq_clock(rq);
9236
9237         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9238         curr = cfs_rq->curr;
9239         if (curr) {
9240                 update_curr(cfs_rq);
9241                 se->vruntime = curr->vruntime;
9242         }
9243         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9244
9245         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9246                 /*
9247                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9248                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9249                  */
9250                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9251                 resched_curr(rq);
9252         }
9253
9254         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9255         rq_unlock(rq, &rf);
9256 }
9257
9258 /*
9259  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9260  * the current task.
9261  */
9262 static void
9263 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9264 {
9265         if (!task_on_rq_queued(p))
9266                 return;
9267
9268         /*
9269          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9270          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9271          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9272          */
9273         if (rq->curr == p) {
9274                 if (p->prio > oldprio)
9275                         resched_curr(rq);
9276         } else
9277                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9278 }
9279
9280 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9281 {
9282         struct sched_entity *se = &p->se;
9283
9284         /*
9285          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9286          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9287          * vruntime.
9288          */
9289         if (p->on_rq)
9290                 return true;
9291
9292         /*
9293          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9294          * But there are some cases where it has already been normalized:
9295          *
9296          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9297          *   wake_up_new_task().
9298          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9299          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9300          */
9301         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9302                 return true;
9303
9304         return false;
9305 }
9306
9307 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9308 /*
9309  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9310  * visible to the root
9311  */
9312 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9313 {
9314         struct cfs_rq *cfs_rq;
9315
9316         /* Start to propagate at parent */
9317         se = se->parent;
9318
9319         for_each_sched_entity(se) {
9320                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9321
9322                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9323                         break;
9324
9325                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9326         }
9327 }
9328 #else
9329 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9330 #endif
9331
9332 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9333 {
9334         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9335
9336         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9337         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9338         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9339         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9340         propagate_entity_cfs_rq(se);
9341 }
9342
9343 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9344 {
9345         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9346
9347 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9348         /*
9349          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9350          * class maintain depth value), reset depth properly.
9351          */
9352         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9353 #endif
9354
9355         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9356         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9357         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9358         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9359         propagate_entity_cfs_rq(se);
9360 }
9361
9362 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9363 {
9364         struct sched_entity *se = &p->se;
9365         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9366
9367         if (!vruntime_normalized(p)) {
9368                 /*
9369                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9370                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9371                  */
9372                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9373                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9374         }
9375
9376         detach_entity_cfs_rq(se);
9377 }
9378
9379 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9380 {
9381         struct sched_entity *se = &p->se;
9382         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9383
9384         attach_entity_cfs_rq(se);
9385
9386         if (!vruntime_normalized(p))
9387                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9388 }
9389
9390 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9391 {
9392         detach_task_cfs_rq(p);
9393 }
9394
9395 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9396 {
9397         attach_task_cfs_rq(p);
9398
9399         if (task_on_rq_queued(p)) {
9400                 /*
9401                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9402                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9403                  * if we can still preempt the current task.
9404                  */
9405                 if (rq->curr == p)
9406                         resched_curr(rq);
9407                 else
9408                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9409         }
9410 }
9411
9412 /* Account for a task changing its policy or group.
9413  *
9414  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9415  * migrates between groups/classes.
9416  */
9417 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9418 {
9419         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9420
9421         for_each_sched_entity(se) {
9422                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9423
9424                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9425                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9426                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9427         }
9428 }
9429
9430 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9431 {
9432         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
9433         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9434 #ifndef CONFIG_64BIT
9435         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9436 #endif
9437 #ifdef CONFIG_SMP
9438 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9439         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9440 #endif
9441         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9442         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9443 #endif
9444 }
9445
9446 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9447 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9448 {
9449         struct sched_entity *se = &p->se;
9450
9451         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9452         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9453 }
9454
9455 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9456 {
9457         detach_task_cfs_rq(p);
9458         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9459
9460 #ifdef CONFIG_SMP
9461         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9462         p->se.avg.last_update_time = 0;
9463 #endif
9464         attach_task_cfs_rq(p);
9465 }
9466
9467 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9468 {
9469         switch (type) {
9470         case TASK_SET_GROUP:
9471                 task_set_group_fair(p);
9472                 break;
9473
9474         case TASK_MOVE_GROUP:
9475                 task_move_group_fair(p);
9476                 break;
9477         }
9478 }
9479
9480 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9481 {
9482         int i;
9483
9484         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9485
9486         for_each_possible_cpu(i) {
9487                 if (tg->cfs_rq)
9488                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9489                 if (tg->se)
9490                         kfree(tg->se[i]);
9491         }
9492
9493         kfree(tg->cfs_rq);
9494         kfree(tg->se);
9495 }
9496
9497 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9498 {
9499         struct sched_entity *se;
9500         struct cfs_rq *cfs_rq;
9501         int i;
9502
9503         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9504         if (!tg->cfs_rq)
9505                 goto err;
9506         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9507         if (!tg->se)
9508                 goto err;
9509
9510         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9511
9512         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9513
9514         for_each_possible_cpu(i) {
9515                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9516                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9517                 if (!cfs_rq)
9518                         goto err;
9519
9520                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9521                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9522                 if (!se)
9523                         goto err_free_rq;
9524
9525                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9526                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9527                 init_entity_runnable_average(se);
9528         }
9529
9530         return 1;
9531
9532 err_free_rq:
9533         kfree(cfs_rq);
9534 err:
9535         return 0;
9536 }
9537
9538 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9539 {
9540         struct sched_entity *se;
9541         struct rq *rq;
9542         int i;
9543
9544         for_each_possible_cpu(i) {
9545                 rq = cpu_rq(i);
9546                 se = tg->se[i];
9547
9548                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9549                 update_rq_clock(rq);
9550                 attach_entity_cfs_rq(se);
9551                 sync_throttle(tg, i);
9552                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9553         }
9554 }
9555
9556 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9557 {
9558         unsigned long flags;
9559         struct rq *rq;
9560         int cpu;
9561
9562         for_each_possible_cpu(cpu) {
9563                 if (tg->se[cpu])
9564                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9565
9566                 /*
9567                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9568                  * check on_list without danger of it being re-added.
9569                  */
9570                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9571                         continue;
9572
9573                 rq = cpu_rq(cpu);
9574
9575                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9576                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9577                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9578         }
9579 }
9580
9581 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9582                         struct sched_entity *se, int cpu,
9583                         struct sched_entity *parent)
9584 {
9585         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9586
9587         cfs_rq->tg = tg;
9588         cfs_rq->rq = rq;
9589         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9590
9591         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9592         tg->se[cpu] = se;
9593
9594         /* se could be NULL for root_task_group */
9595         if (!se)
9596                 return;
9597
9598         if (!parent) {
9599                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9600                 se->depth = 0;
9601         } else {
9602                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9603                 se->depth = parent->depth + 1;
9604         }
9605
9606         se->my_q = cfs_rq;
9607         /* guarantee group entities always have weight */
9608         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9609         se->parent = parent;
9610 }
9611
9612 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9613
9614 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9615 {
9616         int i;
9617
9618         /*
9619          * We can't change the weight of the root cgroup.
9620          */
9621         if (!tg->se[0])
9622                 return -EINVAL;
9623
9624         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9625
9626         mutex_lock(&shares_mutex);
9627         if (tg->shares == shares)
9628                 goto done;
9629
9630         tg->shares = shares;
9631         for_each_possible_cpu(i) {
9632                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9633                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9634                 struct rq_flags rf;
9635
9636                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9637                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9638                 update_rq_clock(rq);
9639                 for_each_sched_entity(se) {
9640                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9641                         update_cfs_shares(se);
9642                 }
9643                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9644         }
9645
9646 done:
9647         mutex_unlock(&shares_mutex);
9648         return 0;
9649 }
9650 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9651
9652 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9653
9654 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9655 {
9656         return 1;
9657 }
9658
9659 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9660
9661 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9662
9663 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9664
9665
9666 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9667 {
9668         struct sched_entity *se = &task->se;
9669         unsigned int rr_interval = 0;
9670
9671         /*
9672          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9673          * idle runqueue:
9674          */
9675         if (rq->cfs.load.weight)
9676                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9677
9678         return rr_interval;
9679 }
9680
9681 /*
9682  * All the scheduling class methods:
9683  */
9684 const struct sched_class fair_sched_class = {
9685         .next                   = &idle_sched_class,
9686         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9687         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9688         .yield_task             = yield_task_fair,
9689         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9690
9691         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9692
9693         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9694         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9695
9696 #ifdef CONFIG_SMP
9697         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9698         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9699
9700         .rq_online              = rq_online_fair,
9701         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9702
9703         .task_dead              = task_dead_fair,
9704         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9705 #endif
9706
9707         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9708         .task_tick              = task_tick_fair,
9709         .task_fork              = task_fork_fair,
9710
9711         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9712         .switched_from          = switched_from_fair,
9713         .switched_to            = switched_to_fair,
9714
9715         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9716
9717         .update_curr            = update_curr_fair,
9718
9719 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9720         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9721 #endif
9722 };
9723
9724 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9725 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9726 {
9727         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9728
9729         rcu_read_lock();
9730         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
9731                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9732         rcu_read_unlock();
9733 }
9734
9735 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9736 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9737 {
9738         int node;
9739         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9740
9741         for_each_online_node(node) {
9742                 if (p->numa_faults) {
9743                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9744                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9745                 }
9746                 if (p->numa_group) {
9747                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9748                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9749                 }
9750                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9751         }
9752 }
9753 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9754 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9755
9756 __init void init_sched_fair_class(void)
9757 {
9758 #ifdef CONFIG_SMP
9759         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9760
9761 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9762         nohz.next_balance = jiffies;
9763         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9764 #endif
9765 #endif /* SMP */
9766
9767 }