sched: Reduce contention in update_cfs_rq_blocked_load()
[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 <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #define WMULT_CONST     (~0U)
182 #define WMULT_SHIFT     32
183
184 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
185 {
186         unsigned long w;
187
188         if (likely(lw->inv_weight))
189                 return;
190
191         w = scale_load_down(lw->weight);
192
193         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
194                 lw->inv_weight = 1;
195         else if (unlikely(!w))
196                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
197         else
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
199 }
200
201 /*
202  * delta_exec * weight / lw.weight
203  *   OR
204  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
205  *
206  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
207  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
208  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
209  *
210  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
211  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
212  */
213 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
214 {
215         u64 fact = scale_load_down(weight);
216         int shift = WMULT_SHIFT;
217
218         __update_inv_weight(lw);
219
220         if (unlikely(fact >> 32)) {
221                 while (fact >> 32) {
222                         fact >>= 1;
223                         shift--;
224                 }
225         }
226
227         /* hint to use a 32x32->64 mul */
228         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
229
230         while (fact >> 32) {
231                 fact >>= 1;
232                 shift--;
233         }
234
235         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
236 }
237
238
239 const struct sched_class fair_sched_class;
240
241 /**************************************************************
242  * CFS operations on generic schedulable entities:
243  */
244
245 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
246
247 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
248 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
249 {
250         return cfs_rq->rq;
251 }
252
253 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
254 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
255
256 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
257 {
258 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
259         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
260 #endif
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
286                                        int force_update);
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 /*
292                  * Ensure we either appear before our parent (if already
293                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
294                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
295                  * reduces this to two cases.
296                  */
297                 if (cfs_rq->tg->parent &&
298                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
299                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
300                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
301                 } else {
302                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
303                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
304                 }
305
306                 cfs_rq->on_list = 1;
307                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
308                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline struct cfs_rq *
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return se->cfs_rq;
330
331         return NULL;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 static void
340 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
341 {
342         int se_depth, pse_depth;
343
344         /*
345          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
346          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
347          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
348          * parent.
349          */
350
351         /* First walk up until both entities are at same depth */
352         se_depth = (*se)->depth;
353         pse_depth = (*pse)->depth;
354
355         while (se_depth > pse_depth) {
356                 se_depth--;
357                 *se = parent_entity(*se);
358         }
359
360         while (pse_depth > se_depth) {
361                 pse_depth--;
362                 *pse = parent_entity(*pse);
363         }
364
365         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
366                 *se = parent_entity(*se);
367                 *pse = parent_entity(*pse);
368         }
369 }
370
371 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
372
373 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
374 {
375         return container_of(se, struct task_struct, se);
376 }
377
378 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
379 {
380         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
381 }
382
383 #define entity_is_task(se)      1
384
385 #define for_each_sched_entity(se) \
386                 for (; se; se = NULL)
387
388 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
389 {
390         return &task_rq(p)->cfs;
391 }
392
393 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
394 {
395         struct task_struct *p = task_of(se);
396         struct rq *rq = task_rq(p);
397
398         return &rq->cfs;
399 }
400
401 /* runqueue "owned" by this group */
402 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
403 {
404         return NULL;
405 }
406
407 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
412 {
413 }
414
415 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
416                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
417
418 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
419 {
420         return NULL;
421 }
422
423 static inline void
424 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
425 {
426 }
427
428 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
429
430 static __always_inline
431 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
432
433 /**************************************************************
434  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
435  */
436
437 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
438 {
439         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
440         if (delta > 0)
441                 max_vruntime = vruntime;
442
443         return max_vruntime;
444 }
445
446 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
447 {
448         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
449         if (delta < 0)
450                 min_vruntime = vruntime;
451
452         return min_vruntime;
453 }
454
455 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
456                                 struct sched_entity *b)
457 {
458         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
459 }
460
461 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
464
465         if (cfs_rq->curr)
466                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
467
468         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
469                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
470                                                    struct sched_entity,
471                                                    run_node);
472
473                 if (!cfs_rq->curr)
474                         vruntime = se->vruntime;
475                 else
476                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
477         }
478
479         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
480         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
481 #ifndef CONFIG_64BIT
482         smp_wmb();
483         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
484 #endif
485 }
486
487 /*
488  * Enqueue an entity into the rb-tree:
489  */
490 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
491 {
492         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
493         struct rb_node *parent = NULL;
494         struct sched_entity *entry;
495         int leftmost = 1;
496
497         /*
498          * Find the right place in the rbtree:
499          */
500         while (*link) {
501                 parent = *link;
502                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
503                 /*
504                  * We dont care about collisions. Nodes with
505                  * the same key stay together.
506                  */
507                 if (entity_before(se, entry)) {
508                         link = &parent->rb_left;
509                 } else {
510                         link = &parent->rb_right;
511                         leftmost = 0;
512                 }
513         }
514
515         /*
516          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
517          * used):
518          */
519         if (leftmost)
520                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
521
522         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
523         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
524 }
525
526 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
527 {
528         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
529                 struct rb_node *next_node;
530
531                 next_node = rb_next(&se->run_node);
532                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
533         }
534
535         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
536 }
537
538 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
539 {
540         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
541
542         if (!left)
543                 return NULL;
544
545         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
546 }
547
548 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
551
552         if (!next)
553                 return NULL;
554
555         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
556 }
557
558 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
559 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
560 {
561         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
562
563         if (!last)
564                 return NULL;
565
566         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
567 }
568
569 /**************************************************************
570  * Scheduling class statistics methods:
571  */
572
573 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
574                 void __user *buffer, size_t *lenp,
575                 loff_t *ppos)
576 {
577         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
578         int factor = get_update_sysctl_factor();
579
580         if (ret || !write)
581                 return ret;
582
583         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
584                                         sysctl_sched_min_granularity);
585
586 #define WRT_SYSCTL(name) \
587         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
588         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
589         WRT_SYSCTL(sched_latency);
590         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
591 #undef WRT_SYSCTL
592
593         return 0;
594 }
595 #endif
596
597 /*
598  * delta /= w
599  */
600 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
601 {
602         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
603                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
604
605         return delta;
606 }
607
608 /*
609  * The idea is to set a period in which each task runs once.
610  *
611  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
612  * this period because otherwise the slices get too small.
613  *
614  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
615  */
616 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
617 {
618         u64 period = sysctl_sched_latency;
619         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
620
621         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
622                 period = sysctl_sched_min_granularity;
623                 period *= nr_running;
624         }
625
626         return period;
627 }
628
629 /*
630  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
631  * proportional to the weight.
632  *
633  * s = p*P[w/rw]
634  */
635 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
636 {
637         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
638
639         for_each_sched_entity(se) {
640                 struct load_weight *load;
641                 struct load_weight lw;
642
643                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
644                 load = &cfs_rq->load;
645
646                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
647                         lw = cfs_rq->load;
648
649                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
650                         load = &lw;
651                 }
652                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
653         }
654         return slice;
655 }
656
657 /*
658  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
659  *
660  * vs = s/w
661  */
662 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
663 {
664         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
665 }
666
667 #ifdef CONFIG_SMP
668 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
669
670 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
671
672 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
674 {
675         u32 slice;
676
677         p->se.avg.decay_count = 0;
678         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
679         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
680         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
681         __update_task_entity_contrib(&p->se);
682 }
683 #else
684 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
685 {
686 }
687 #endif
688
689 /*
690  * Update the current task's runtime statistics.
691  */
692 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
693 {
694         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
695         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
696         u64 delta_exec;
697
698         if (unlikely(!curr))
699                 return;
700
701         delta_exec = now - curr->exec_start;
702         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
703                 return;
704
705         curr->exec_start = now;
706
707         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
708                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
709
710         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
711         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
712
713         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
714         update_min_vruntime(cfs_rq);
715
716         if (entity_is_task(curr)) {
717                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
718
719                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
720                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
721                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
722         }
723
724         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
725 }
726
727 static inline void
728 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
729 {
730         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
731 }
732
733 /*
734  * Task is being enqueued - update stats:
735  */
736 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
737 {
738         /*
739          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
740          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
741          */
742         if (se != cfs_rq->curr)
743                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
744 }
745
746 static void
747 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
748 {
749         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
750                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
751         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
752         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
753                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
754 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
755         if (entity_is_task(se)) {
756                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
757                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
758         }
759 #endif
760         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
761 }
762
763 static inline void
764 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
765 {
766         /*
767          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
768          * waiting task:
769          */
770         if (se != cfs_rq->curr)
771                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
772 }
773
774 /*
775  * We are picking a new current task - update its stats:
776  */
777 static inline void
778 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
779 {
780         /*
781          * We are starting a new run period:
782          */
783         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
784 }
785
786 /**************************************************
787  * Scheduling class queueing methods:
788  */
789
790 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
791 /*
792  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
793  * calculated based on the tasks virtual memory size and
794  * numa_balancing_scan_size.
795  */
796 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
797 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
798
799 /* Portion of address space to scan in MB */
800 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
801
802 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
803 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
804
805 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
806 {
807         unsigned long rss = 0;
808         unsigned long nr_scan_pages;
809
810         /*
811          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
812          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
813          * on resident pages
814          */
815         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
816         rss = get_mm_rss(p->mm);
817         if (!rss)
818                 rss = nr_scan_pages;
819
820         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
821         return rss / nr_scan_pages;
822 }
823
824 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
825 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
826
827 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
828 {
829         unsigned int scan, floor;
830         unsigned int windows = 1;
831
832         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
833                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
834         floor = 1000 / windows;
835
836         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
837         return max_t(unsigned int, floor, scan);
838 }
839
840 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int smin = task_scan_min(p);
843         unsigned int smax;
844
845         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
846         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
847         return max(smin, smax);
848 }
849
850 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
851 {
852         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
853         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
854 }
855
856 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
857 {
858         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
859         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
860 }
861
862 struct numa_group {
863         atomic_t refcount;
864
865         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
866         int nr_tasks;
867         pid_t gid;
868         struct list_head task_list;
869
870         struct rcu_head rcu;
871         nodemask_t active_nodes;
872         unsigned long total_faults;
873         /*
874          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
875          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
876          * more by CPU use than by memory faults.
877          */
878         unsigned long *faults_cpu;
879         unsigned long faults[0];
880 };
881
882 /* Shared or private faults. */
883 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
884
885 /* Memory and CPU locality */
886 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
887
888 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
889 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
890
891 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
892 {
893         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
894 }
895
896 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
897 {
898         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * nid + priv;
899 }
900
901 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
902 {
903         if (!p->numa_faults_memory)
904                 return 0;
905
906         return p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 0)] +
907                 p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 1)];
908 }
909
910 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
911 {
912         if (!p->numa_group)
913                 return 0;
914
915         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
916                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
917 }
918
919 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
920 {
921         return group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 0)] +
922                 group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 1)];
923 }
924
925 /*
926  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
927  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
928  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
929  * evenly spread out between numa nodes.
930  */
931 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         unsigned long total_faults;
934
935         if (!p->numa_faults_memory)
936                 return 0;
937
938         total_faults = p->total_numa_faults;
939
940         if (!total_faults)
941                 return 0;
942
943         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
944 }
945
946 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
947 {
948         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
949                 return 0;
950
951         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
952 }
953
954 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
955                                 int src_nid, int dst_cpu)
956 {
957         struct numa_group *ng = p->numa_group;
958         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
959         int last_cpupid, this_cpupid;
960
961         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
962
963         /*
964          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
965          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
966          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
967          *
968          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
969          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
970          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
971          *
972          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
973          * same result twice in a row, given these samples are fully
974          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
975          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
976          *
977          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
978          * act on an unlikely task<->page relation.
979          */
980         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
981         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
982                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
983                 return false;
984
985         /* Always allow migrate on private faults */
986         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
987                 return true;
988
989         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
990         if (!ng)
991                 return true;
992
993         /*
994          * Do not migrate if the destination is not a node that
995          * is actively used by this numa group.
996          */
997         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
998                 return false;
999
1000         /*
1001          * Source is a node that is not actively used by this
1002          * numa group, while the destination is. Migrate.
1003          */
1004         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1005                 return true;
1006
1007         /*
1008          * Both source and destination are nodes in active
1009          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1010          * by migrating from more heavily used groups, to less
1011          * heavily used ones, spreading the load around.
1012          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1013          */
1014         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1015 }
1016
1017 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1018 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1019 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1020 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1021 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1022
1023 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1024 struct numa_stats {
1025         unsigned long nr_running;
1026         unsigned long load;
1027
1028         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1029         unsigned long compute_capacity;
1030
1031         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1032         unsigned long task_capacity;
1033         int has_free_capacity;
1034 };
1035
1036 /*
1037  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1038  */
1039 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1040 {
1041         int smt, cpu, cpus = 0;
1042         unsigned long capacity;
1043
1044         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1045         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1046                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1047
1048                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1049                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1050                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1051
1052                 cpus++;
1053         }
1054
1055         /*
1056          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1057          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1058          * not find this node attractive.
1059          *
1060          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1061          * imbalance and bail there.
1062          */
1063         if (!cpus)
1064                 return;
1065
1066         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1067         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1068         capacity = cpus / smt; /* cores */
1069
1070         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1071                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1072         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1073 }
1074
1075 struct task_numa_env {
1076         struct task_struct *p;
1077
1078         int src_cpu, src_nid;
1079         int dst_cpu, dst_nid;
1080
1081         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1082
1083         int imbalance_pct;
1084
1085         struct task_struct *best_task;
1086         long best_imp;
1087         int best_cpu;
1088 };
1089
1090 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1091                              struct task_struct *p, long imp)
1092 {
1093         if (env->best_task)
1094                 put_task_struct(env->best_task);
1095         if (p)
1096                 get_task_struct(p);
1097
1098         env->best_task = p;
1099         env->best_imp = imp;
1100         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1101 }
1102
1103 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1104                                 struct task_numa_env *env)
1105 {
1106         long imb, old_imb;
1107         long orig_src_load, orig_dst_load;
1108         long src_capacity, dst_capacity;
1109
1110         /*
1111          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1112          *
1113          * src_load        dst_load
1114          * ------------ vs ---------
1115          * src_capacity    dst_capacity
1116          */
1117         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1118         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1119
1120         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1121         if (dst_load < src_load)
1122                 swap(dst_load, src_load);
1123
1124         /* Is the difference below the threshold? */
1125         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1126               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1127         if (imb <= 0)
1128                 return false;
1129
1130         /*
1131          * The imbalance is above the allowed threshold.
1132          * Compare it with the old imbalance.
1133          */
1134         orig_src_load = env->src_stats.load;
1135         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1136
1137         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1138                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1139
1140         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1141                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1142
1143         /* Would this change make things worse? */
1144         return (imb > old_imb);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1149  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1150  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1151  * be exchanged with the source task
1152  */
1153 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1154                               long taskimp, long groupimp)
1155 {
1156         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1157         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1158         struct task_struct *cur;
1159         long src_load, dst_load;
1160         long load;
1161         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1162         long moveimp = imp;
1163
1164         rcu_read_lock();
1165         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1166         if (cur->pid == 0) /* idle */
1167                 cur = NULL;
1168
1169         /*
1170          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1171          * source and destination node. Calculate the total differential for
1172          * the source task and potential destination task. The more negative
1173          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1174          * be incurred if the tasks were swapped.
1175          */
1176         if (cur) {
1177                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1178                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1179                         goto unlock;
1180
1181                 /*
1182                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1183                  * in any group then look only at task weights.
1184                  */
1185                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1186                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1187                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1188                         /*
1189                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1190                          * tasks within a group over tiny differences.
1191                          */
1192                         if (cur->numa_group)
1193                                 imp -= imp/16;
1194                 } else {
1195                         /*
1196                          * Compare the group weights. If a task is all by
1197                          * itself (not part of a group), use the task weight
1198                          * instead.
1199                          */
1200                         if (cur->numa_group)
1201                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1202                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1203                         else
1204                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1205                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1206                 }
1207         }
1208
1209         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1210                 goto unlock;
1211
1212         if (!cur) {
1213                 /* Is there capacity at our destination? */
1214                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1215                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1216                         goto unlock;
1217
1218                 goto balance;
1219         }
1220
1221         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1222         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1223                         dst_rq->nr_running == 1)
1224                 goto assign;
1225
1226         /*
1227          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1228          */
1229 balance:
1230         load = task_h_load(env->p);
1231         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1232         src_load = env->src_stats.load - load;
1233
1234         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1235                 /*
1236                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1237                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1238                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1239                  * so an actually idle CPU will win.
1240                  */
1241                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1242                         imp = moveimp - 1;
1243                         cur = NULL;
1244                         goto assign;
1245                 }
1246         }
1247
1248         if (imp <= env->best_imp)
1249                 goto unlock;
1250
1251         if (cur) {
1252                 load = task_h_load(cur);
1253                 dst_load -= load;
1254                 src_load += load;
1255         }
1256
1257         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1258                 goto unlock;
1259
1260 assign:
1261         task_numa_assign(env, cur, imp);
1262 unlock:
1263         rcu_read_unlock();
1264 }
1265
1266 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1267                                 long taskimp, long groupimp)
1268 {
1269         int cpu;
1270
1271         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1272                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1273                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1274                         continue;
1275
1276                 env->dst_cpu = cpu;
1277                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1278         }
1279 }
1280
1281 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1282 {
1283         struct task_numa_env env = {
1284                 .p = p,
1285
1286                 .src_cpu = task_cpu(p),
1287                 .src_nid = task_node(p),
1288
1289                 .imbalance_pct = 112,
1290
1291                 .best_task = NULL,
1292                 .best_imp = 0,
1293                 .best_cpu = -1
1294         };
1295         struct sched_domain *sd;
1296         unsigned long taskweight, groupweight;
1297         int nid, ret;
1298         long taskimp, groupimp;
1299
1300         /*
1301          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1302          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1303          *
1304          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1305          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1306          * to satisfy here.
1307          */
1308         rcu_read_lock();
1309         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1310         if (sd)
1311                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1312         rcu_read_unlock();
1313
1314         /*
1315          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1316          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1317          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1318          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1319          */
1320         if (unlikely(!sd)) {
1321                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1322                 return -EINVAL;
1323         }
1324
1325         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1326         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1327         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1328         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1329         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1330         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1331         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1332
1333         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1334         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1335
1336         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1337         if (env.best_cpu == -1) {
1338                 for_each_online_node(nid) {
1339                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1340                                 continue;
1341
1342                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1343                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1344                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1345                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1346                                 continue;
1347
1348                         env.dst_nid = nid;
1349                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1350                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1351                 }
1352         }
1353
1354         /*
1355          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1356          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1357          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1358          * settle down.
1359          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1360          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1361          */
1362         if (p->numa_group) {
1363                 if (env.best_cpu == -1)
1364                         nid = env.src_nid;
1365                 else
1366                         nid = env.dst_nid;
1367
1368                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1369                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1370         }
1371
1372         /* No better CPU than the current one was found. */
1373         if (env.best_cpu == -1)
1374                 return -EAGAIN;
1375
1376         /*
1377          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1378          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1379          */
1380         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1381
1382         if (env.best_task == NULL) {
1383                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1384                 if (ret != 0)
1385                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1386                 return ret;
1387         }
1388
1389         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1390         if (ret != 0)
1391                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1392         put_task_struct(env.best_task);
1393         return ret;
1394 }
1395
1396 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1397 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1398 {
1399         unsigned long interval = HZ;
1400
1401         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1402         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults_memory))
1403                 return;
1404
1405         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1406         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1407         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1408
1409         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1410         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1411                 return;
1412
1413         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1414         task_numa_migrate(p);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1419  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1420  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1421  * located.
1422  *
1423  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1424  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1425  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1426  * only removed when they drop below 3/16.
1427  */
1428 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1429 {
1430         unsigned long faults, max_faults = 0;
1431         int nid;
1432
1433         for_each_online_node(nid) {
1434                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1435                 if (faults > max_faults)
1436                         max_faults = faults;
1437         }
1438
1439         for_each_online_node(nid) {
1440                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1441                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1442                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1443                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1444                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1445                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1446         }
1447 }
1448
1449 /*
1450  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1451  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1452  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1453  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1454  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1455  */
1456 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1457 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1458
1459 /*
1460  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1461  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1462  * the page accesses are shared with other processes.
1463  * Otherwise, decrease the scan period.
1464  */
1465 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1466                         unsigned long shared, unsigned long private)
1467 {
1468         unsigned int period_slot;
1469         int ratio;
1470         int diff;
1471
1472         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1473         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1474
1475         /*
1476          * If there were no record hinting faults then either the task is
1477          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1478          * to automatic numa balancing. Scan slower
1479          */
1480         if (local + shared == 0) {
1481                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1482                         p->numa_scan_period << 1);
1483
1484                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1485                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1486
1487                 return;
1488         }
1489
1490         /*
1491          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1492          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1493          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1494          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1495          */
1496         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1497         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1498         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1499                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1500                 if (!slot)
1501                         slot = 1;
1502                 diff = slot * period_slot;
1503         } else {
1504                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1505
1506                 /*
1507                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1508                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1509                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1510                  * speaking the intent is that there is little point
1511                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1512                  * simply bounce migrations uselessly
1513                  */
1514                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1515                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1516         }
1517
1518         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1519                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1520         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1525  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1526  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1527  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1528  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1529  */
1530 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1531 {
1532         u64 runtime, delta, now;
1533         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1534         now = p->se.exec_start;
1535         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1536
1537         if (p->last_task_numa_placement) {
1538                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1539                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1540         } else {
1541                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1542                 *period = p->se.avg.runnable_avg_period;
1543         }
1544
1545         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1546         p->last_task_numa_placement = now;
1547
1548         return delta;
1549 }
1550
1551 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1552 {
1553         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1554         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1555         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1556         unsigned long total_faults;
1557         u64 runtime, period;
1558         spinlock_t *group_lock = NULL;
1559
1560         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1561         if (p->numa_scan_seq == seq)
1562                 return;
1563         p->numa_scan_seq = seq;
1564         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1565
1566         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1567                        p->numa_faults_locality[1];
1568         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1569
1570         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1571         if (p->numa_group) {
1572                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1573                 spin_lock_irq(group_lock);
1574         }
1575
1576         /* Find the node with the highest number of faults */
1577         for_each_online_node(nid) {
1578                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1579                 int priv, i;
1580
1581                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1582                         long diff, f_diff, f_weight;
1583
1584                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1585
1586                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1587                         diff = p->numa_faults_buffer_memory[i] - p->numa_faults_memory[i] / 2;
1588                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer_memory[i];
1589                         p->numa_faults_buffer_memory[i] = 0;
1590
1591                         /*
1592                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1593                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1594                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1595                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1596                          * faults are less important.
1597                          */
1598                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1599                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults_buffer_cpu[i]) /
1600                                    (total_faults + 1);
1601                         f_diff = f_weight - p->numa_faults_cpu[i] / 2;
1602                         p->numa_faults_buffer_cpu[i] = 0;
1603
1604                         p->numa_faults_memory[i] += diff;
1605                         p->numa_faults_cpu[i] += f_diff;
1606                         faults += p->numa_faults_memory[i];
1607                         p->total_numa_faults += diff;
1608                         if (p->numa_group) {
1609                                 /* safe because we can only change our own group */
1610                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1611                                 p->numa_group->faults_cpu[i] += f_diff;
1612                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1613                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1614                         }
1615                 }
1616
1617                 if (faults > max_faults) {
1618                         max_faults = faults;
1619                         max_nid = nid;
1620                 }
1621
1622                 if (group_faults > max_group_faults) {
1623                         max_group_faults = group_faults;
1624                         max_group_nid = nid;
1625                 }
1626         }
1627
1628         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1629
1630         if (p->numa_group) {
1631                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1632                 spin_unlock_irq(group_lock);
1633                 max_nid = max_group_nid;
1634         }
1635
1636         if (max_faults) {
1637                 /* Set the new preferred node */
1638                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1639                         sched_setnuma(p, max_nid);
1640
1641                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1642                         numa_migrate_preferred(p);
1643         }
1644 }
1645
1646 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1647 {
1648         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1649 }
1650
1651 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1652 {
1653         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1654                 kfree_rcu(grp, rcu);
1655 }
1656
1657 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1658                         int *priv)
1659 {
1660         struct numa_group *grp, *my_grp;
1661         struct task_struct *tsk;
1662         bool join = false;
1663         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1664         int i;
1665
1666         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1667                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1668                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1669
1670                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1671                 if (!grp)
1672                         return;
1673
1674                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1675                 spin_lock_init(&grp->lock);
1676                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1677                 grp->gid = p->pid;
1678                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1679                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1680                                                 nr_node_ids;
1681
1682                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1683
1684                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1685                         grp->faults[i] = p->numa_faults_memory[i];
1686
1687                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1688
1689                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1690                 grp->nr_tasks++;
1691                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1692         }
1693
1694         rcu_read_lock();
1695         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1696
1697         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1698                 goto no_join;
1699
1700         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1701         if (!grp)
1702                 goto no_join;
1703
1704         my_grp = p->numa_group;
1705         if (grp == my_grp)
1706                 goto no_join;
1707
1708         /*
1709          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1710          * the other task will join us.
1711          */
1712         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1713                 goto no_join;
1714
1715         /*
1716          * Tie-break on the grp address.
1717          */
1718         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1719                 goto no_join;
1720
1721         /* Always join threads in the same process. */
1722         if (tsk->mm == current->mm)
1723                 join = true;
1724
1725         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1726         if (flags & TNF_SHARED)
1727                 join = true;
1728
1729         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1730         *priv = !join;
1731
1732         if (join && !get_numa_group(grp))
1733                 goto no_join;
1734
1735         rcu_read_unlock();
1736
1737         if (!join)
1738                 return;
1739
1740         BUG_ON(irqs_disabled());
1741         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1742
1743         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1744                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1745                 grp->faults[i] += p->numa_faults_memory[i];
1746         }
1747         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1748         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1749
1750         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1751         my_grp->nr_tasks--;
1752         grp->nr_tasks++;
1753
1754         spin_unlock(&my_grp->lock);
1755         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1756
1757         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1758
1759         put_numa_group(my_grp);
1760         return;
1761
1762 no_join:
1763         rcu_read_unlock();
1764         return;
1765 }
1766
1767 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1768 {
1769         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1770         void *numa_faults = p->numa_faults_memory;
1771         unsigned long flags;
1772         int i;
1773
1774         if (grp) {
1775                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
1776                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1777                         grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1778                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1779
1780                 list_del(&p->numa_entry);
1781                 grp->nr_tasks--;
1782                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
1783                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1784                 put_numa_group(grp);
1785         }
1786
1787         p->numa_faults_memory = NULL;
1788         p->numa_faults_buffer_memory = NULL;
1789         p->numa_faults_cpu= NULL;
1790         p->numa_faults_buffer_cpu = NULL;
1791         kfree(numa_faults);
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1796  */
1797 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
1798 {
1799         struct task_struct *p = current;
1800         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1801         int cpu_node = task_node(current);
1802         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
1803         int priv;
1804
1805         if (!numabalancing_enabled)
1806                 return;
1807
1808         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1809         if (!p->mm)
1810                 return;
1811
1812         /* Do not worry about placement if exiting */
1813         if (p->state == TASK_DEAD)
1814                 return;
1815
1816         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1817         if (unlikely(!p->numa_faults_memory)) {
1818                 int size = sizeof(*p->numa_faults_memory) *
1819                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
1820
1821                 p->numa_faults_memory = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1822                 if (!p->numa_faults_memory)
1823                         return;
1824
1825                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer_memory);
1826                 /*
1827                  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1828                  * occupy the first half of the array. The second half of the
1829                  * array is for current counters, which are averaged into the
1830                  * first set by task_numa_placement.
1831                  */
1832                 p->numa_faults_cpu = p->numa_faults_memory + (2 * nr_node_ids);
1833                 p->numa_faults_buffer_memory = p->numa_faults_memory + (4 * nr_node_ids);
1834                 p->numa_faults_buffer_cpu = p->numa_faults_memory + (6 * nr_node_ids);
1835                 p->total_numa_faults = 0;
1836                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1837         }
1838
1839         /*
1840          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1841          * to be private if the accessing pid has not changed
1842          */
1843         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1844                 priv = 1;
1845         } else {
1846                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1847                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1848                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1849         }
1850
1851         /*
1852          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
1853          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
1854          * actively using should be counted as local. This allows the
1855          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
1856          */
1857         if (!priv && !local && p->numa_group &&
1858                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
1859                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
1860                 local = 1;
1861
1862         task_numa_placement(p);
1863
1864         /*
1865          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1866          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1867          */
1868         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1869                 numa_migrate_preferred(p);
1870
1871         if (migrated)
1872                 p->numa_pages_migrated += pages;
1873
1874         p->numa_faults_buffer_memory[task_faults_idx(mem_node, priv)] += pages;
1875         p->numa_faults_buffer_cpu[task_faults_idx(cpu_node, priv)] += pages;
1876         p->numa_faults_locality[local] += pages;
1877 }
1878
1879 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1880 {
1881         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1882         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1883 }
1884
1885 /*
1886  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1887  * Triggered from task_tick_numa().
1888  */
1889 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1890 {
1891         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1892         struct task_struct *p = current;
1893         struct mm_struct *mm = p->mm;
1894         struct vm_area_struct *vma;
1895         unsigned long start, end;
1896         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1897         long pages;
1898
1899         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1900
1901         work->next = work; /* protect against double add */
1902         /*
1903          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1904          *
1905          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1906          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1907          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1908          * work.
1909          */
1910         if (p->flags & PF_EXITING)
1911                 return;
1912
1913         if (!mm->numa_next_scan) {
1914                 mm->numa_next_scan = now +
1915                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1916         }
1917
1918         /*
1919          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1920          */
1921         migrate = mm->numa_next_scan;
1922         if (time_before(now, migrate))
1923                 return;
1924
1925         if (p->numa_scan_period == 0) {
1926                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1927                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1928         }
1929
1930         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1931         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1932                 return;
1933
1934         /*
1935          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1936          * the next time around.
1937          */
1938         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1939
1940         start = mm->numa_scan_offset;
1941         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1942         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1943         if (!pages)
1944                 return;
1945
1946         down_read(&mm->mmap_sem);
1947         vma = find_vma(mm, start);
1948         if (!vma) {
1949                 reset_ptenuma_scan(p);
1950                 start = 0;
1951                 vma = mm->mmap;
1952         }
1953         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1954                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1955                         continue;
1956
1957                 /*
1958                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1959                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1960                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1961                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1962                  */
1963                 if (!vma->vm_mm ||
1964                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1965                         continue;
1966
1967                 /*
1968                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1969                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1970                  */
1971                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1972                         continue;
1973
1974                 do {
1975                         start = max(start, vma->vm_start);
1976                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1977                         end = min(end, vma->vm_end);
1978                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1979
1980                         /*
1981                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1982                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1983                          * address space is quickly skipped.
1984                          */
1985                         if (nr_pte_updates)
1986                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1987
1988                         start = end;
1989                         if (pages <= 0)
1990                                 goto out;
1991
1992                         cond_resched();
1993                 } while (end != vma->vm_end);
1994         }
1995
1996 out:
1997         /*
1998          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1999          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2000          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2001          * scanner to the start so check it now.
2002          */
2003         if (vma)
2004                 mm->numa_scan_offset = start;
2005         else
2006                 reset_ptenuma_scan(p);
2007         up_read(&mm->mmap_sem);
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Drive the periodic memory faults..
2012  */
2013 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2014 {
2015         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2016         u64 period, now;
2017
2018         /*
2019          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2020          */
2021         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2022                 return;
2023
2024         /*
2025          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2026          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2027          * task needs to have done some actual work before we bother with
2028          * NUMA placement.
2029          */
2030         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2031         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2032
2033         if (now - curr->node_stamp > period) {
2034                 if (!curr->node_stamp)
2035                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2036                 curr->node_stamp += period;
2037
2038                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2039                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2040                         task_work_add(curr, work, true);
2041                 }
2042         }
2043 }
2044 #else
2045 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2046 {
2047 }
2048
2049 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2050 {
2051 }
2052
2053 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2054 {
2055 }
2056 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2057
2058 static void
2059 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2060 {
2061         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2062         if (!parent_entity(se))
2063                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2064 #ifdef CONFIG_SMP
2065         if (entity_is_task(se)) {
2066                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2067
2068                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2069                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2070         }
2071 #endif
2072         cfs_rq->nr_running++;
2073 }
2074
2075 static void
2076 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2077 {
2078         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2079         if (!parent_entity(se))
2080                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2081         if (entity_is_task(se)) {
2082                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2083                 list_del_init(&se->group_node);
2084         }
2085         cfs_rq->nr_running--;
2086 }
2087
2088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2089 # ifdef CONFIG_SMP
2090 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2091 {
2092         long tg_weight;
2093
2094         /*
2095          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2096          * to gain a more accurate current total weight. See
2097          * update_cfs_rq_load_contribution().
2098          */
2099         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2100         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2101         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2102
2103         return tg_weight;
2104 }
2105
2106 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2107 {
2108         long tg_weight, load, shares;
2109
2110         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2111         load = cfs_rq->load.weight;
2112
2113         shares = (tg->shares * load);
2114         if (tg_weight)
2115                 shares /= tg_weight;
2116
2117         if (shares < MIN_SHARES)
2118                 shares = MIN_SHARES;
2119         if (shares > tg->shares)
2120                 shares = tg->shares;
2121
2122         return shares;
2123 }
2124 # else /* CONFIG_SMP */
2125 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2126 {
2127         return tg->shares;
2128 }
2129 # endif /* CONFIG_SMP */
2130 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2131                             unsigned long weight)
2132 {
2133         if (se->on_rq) {
2134                 /* commit outstanding execution time */
2135                 if (cfs_rq->curr == se)
2136                         update_curr(cfs_rq);
2137                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2138         }
2139
2140         update_load_set(&se->load, weight);
2141
2142         if (se->on_rq)
2143                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2144 }
2145
2146 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2147
2148 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2149 {
2150         struct task_group *tg;
2151         struct sched_entity *se;
2152         long shares;
2153
2154         tg = cfs_rq->tg;
2155         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2156         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2157                 return;
2158 #ifndef CONFIG_SMP
2159         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2160                 return;
2161 #endif
2162         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2163
2164         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2165 }
2166 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2167 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2168 {
2169 }
2170 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2171
2172 #ifdef CONFIG_SMP
2173 /*
2174  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2175  * Note: The tables below are dependent on this value.
2176  */
2177 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2178 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2179 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2180
2181 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2182 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2183         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2184         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2185         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2186         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2187         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2188         0x85aac367, 0x82cd8698,
2189 };
2190
2191 /*
2192  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2193  * over-estimates when re-combining.
2194  */
2195 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2196             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2197          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2198         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2199 };
2200
2201 /*
2202  * Approximate:
2203  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2204  */
2205 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2206 {
2207         unsigned int local_n;
2208
2209         if (!n)
2210                 return val;
2211         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2212                 return 0;
2213
2214         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2215         local_n = n;
2216
2217         /*
2218          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2219          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
2220          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
2221          *
2222          * To achieve constant time decay_load.
2223          */
2224         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2225                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2226                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2227         }
2228
2229         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2230         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2231         return val >> 32;
2232 }
2233
2234 /*
2235  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2236  * average will be: \Sum 1024*y^n
2237  *
2238  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2239  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2240  */
2241 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2242 {
2243         u32 contrib = 0;
2244
2245         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2246                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2247         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2248                 return LOAD_AVG_MAX;
2249
2250         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2251         do {
2252                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2253                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2254
2255                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2256         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2257
2258         contrib = decay_load(contrib, n);
2259         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2260 }
2261
2262 /*
2263  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2264  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2265  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2266  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2267  *
2268  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2269  *      p0            p1           p2
2270  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2271  *
2272  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2273  *
2274  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2275  * following representation of historical load:
2276  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2277  *
2278  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2279  *   y^32 = 0.5
2280  *
2281  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2282  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2283  * (u_0).
2284  *
2285  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2286  * sum again by y is sufficient to update:
2287  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2288  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2289  */
2290 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2291                                                         struct sched_avg *sa,
2292                                                         int runnable)
2293 {
2294         u64 delta, periods;
2295         u32 runnable_contrib;
2296         int delta_w, decayed = 0;
2297
2298         delta = now - sa->last_runnable_update;
2299         /*
2300          * This should only happen when time goes backwards, which it
2301          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2302          */
2303         if ((s64)delta < 0) {
2304                 sa->last_runnable_update = now;
2305                 return 0;
2306         }
2307
2308         /*
2309          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2310          * approximation of 1us and fast to compute.
2311          */
2312         delta >>= 10;
2313         if (!delta)
2314                 return 0;
2315         sa->last_runnable_update = now;
2316
2317         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2318         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2319         if (delta + delta_w >= 1024) {
2320                 /* period roll-over */
2321                 decayed = 1;
2322
2323                 /*
2324                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2325                  * out how much from delta we need to complete the current
2326                  * period and accrue it.
2327                  */
2328                 delta_w = 1024 - delta_w;
2329                 if (runnable)
2330                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2331                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2332
2333                 delta -= delta_w;
2334
2335                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2336                 periods = delta / 1024;
2337                 delta %= 1024;
2338
2339                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2340                                                   periods + 1);
2341                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2342                                                      periods + 1);
2343
2344                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2345                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2346                 if (runnable)
2347                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2348                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2349         }
2350
2351         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2352         if (runnable)
2353                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2354         sa->runnable_avg_period += delta;
2355
2356         return decayed;
2357 }
2358
2359 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2360 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2361 {
2362         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2363         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2364
2365         decays -= se->avg.decay_count;
2366         if (!decays)
2367                 return 0;
2368
2369         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2370         se->avg.decay_count = 0;
2371
2372         return decays;
2373 }
2374
2375 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2376 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2377                                                  int force_update)
2378 {
2379         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2380         long tg_contrib;
2381
2382         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2383         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2384
2385         if (!tg_contrib)
2386                 return;
2387
2388         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2389                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2390                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2391         }
2392 }
2393
2394 /*
2395  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2396  * representation for computing load contributions.
2397  */
2398 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2399                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2400 {
2401         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2402         long contrib;
2403
2404         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2405         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2406                           sa->runnable_avg_period + 1);
2407         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2408
2409         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2410                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2411                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2412         }
2413 }
2414
2415 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2416 {
2417         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2418         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2419         int runnable_avg;
2420
2421         u64 contrib;
2422
2423         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2424         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2425                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2426
2427         /*
2428          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2429          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2430          * load as a task of equal weight.
2431          *
2432          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2433          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2434          * lower-bound on the true value.
2435          *
2436          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2437          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2438          * understating by the aggregate of their overlap.
2439          *
2440          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2441          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2442          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2443          *
2444          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2445          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2446          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2447          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2448          * our upper bound of 1-cpu.
2449          */
2450         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2451         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2452                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2453                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2454         }
2455 }
2456
2457 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2458 {
2459         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2460         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2461 }
2462 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2463 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2464                                                  int force_update) {}
2465 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2466                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2467 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2468 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2469 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2470
2471 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2472 {
2473         u32 contrib;
2474
2475         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2476         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2477         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2478         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2479 }
2480
2481 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2482 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2483 {
2484         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2485
2486         if (entity_is_task(se)) {
2487                 __update_task_entity_contrib(se);
2488         } else {
2489                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2490                 __update_group_entity_contrib(se);
2491         }
2492
2493         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2494 }
2495
2496 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2497                                                  long load_contrib)
2498 {
2499         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2500                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2501         else
2502                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2503 }
2504
2505 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2506
2507 /* Update a sched_entity's runnable average */
2508 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2509                                           int update_cfs_rq)
2510 {
2511         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2512         long contrib_delta;
2513         u64 now;
2514
2515         /*
2516          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2517          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2518          */
2519         if (entity_is_task(se))
2520                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2521         else
2522                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2523
2524         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2525                 return;
2526
2527         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2528
2529         if (!update_cfs_rq)
2530                 return;
2531
2532         if (se->on_rq)
2533                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2534         else
2535                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2540  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2541  */
2542 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2543 {
2544         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2545         u64 decays;
2546
2547         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2548         if (!decays && !force_update)
2549                 return;
2550
2551         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2552                 unsigned long removed_load;
2553                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2554                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2555         }
2556
2557         if (decays) {
2558                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2559                                                       decays);
2560                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2561                 cfs_rq->last_decay = now;
2562         }
2563
2564         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2565 }
2566
2567 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2568 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2569                                                   struct sched_entity *se,
2570                                                   int wakeup)
2571 {
2572         /*
2573          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2574          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2575          * accumulated while sleeping.
2576          *
2577          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2578          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2579          * constructed load_avg_contrib.
2580          */
2581         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2582                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2583                 if (se->avg.decay_count) {
2584                         /*
2585                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2586                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2587                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2588                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2589                          * approximate this using our carried decays, which are
2590                          * explicitly atomically readable.
2591                          */
2592                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2593                                                         << 20;
2594                         update_entity_load_avg(se, 0);
2595                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2596                         se->avg.decay_count = 0;
2597                 }
2598                 wakeup = 0;
2599         } else {
2600                 __synchronize_entity_decay(se);
2601         }
2602
2603         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2604         if (wakeup) {
2605                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2606                 update_entity_load_avg(se, 0);
2607         }
2608
2609         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2610         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2611         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2612 }
2613
2614 /*
2615  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2616  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2617  * blocked_load_avg.
2618  */
2619 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2620                                                   struct sched_entity *se,
2621                                                   int sleep)
2622 {
2623         update_entity_load_avg(se, 1);
2624         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2625         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2626
2627         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2628         if (sleep) {
2629                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2630                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2631         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2636  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2637  * be the only way to update the runnable statistic.
2638  */
2639 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2640 {
2641         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2642 }
2643
2644 /*
2645  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2646  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2647  * be the only way to update the runnable statistic.
2648  */
2649 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2650 {
2651         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2652 }
2653
2654 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2655
2656 #else /* CONFIG_SMP */
2657
2658 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2659                                           int update_cfs_rq) {}
2660 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2661 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2662                                            struct sched_entity *se,
2663                                            int wakeup) {}
2664 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2665                                            struct sched_entity *se,
2666                                            int sleep) {}
2667 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2668                                               int force_update) {}
2669
2670 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2671 {
2672         return 0;
2673 }
2674
2675 #endif /* CONFIG_SMP */
2676
2677 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2678 {
2679 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2680         struct task_struct *tsk = NULL;
2681
2682         if (entity_is_task(se))
2683                 tsk = task_of(se);
2684
2685         if (se->statistics.sleep_start) {
2686                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2687
2688                 if ((s64)delta < 0)
2689                         delta = 0;
2690
2691                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2692                         se->statistics.sleep_max = delta;
2693
2694                 se->statistics.sleep_start = 0;
2695                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2696
2697                 if (tsk) {
2698                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2699                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2700                 }
2701         }
2702         if (se->statistics.block_start) {
2703                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2704
2705                 if ((s64)delta < 0)
2706                         delta = 0;
2707
2708                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2709                         se->statistics.block_max = delta;
2710
2711                 se->statistics.block_start = 0;
2712                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2713
2714                 if (tsk) {
2715                         if (tsk->in_iowait) {
2716                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2717                                 se->statistics.iowait_count++;
2718                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2719                         }
2720
2721                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2722
2723                         /*
2724                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2725                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2726                          * amount of time that the task spent sleeping:
2727                          */
2728                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2729                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2730                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2731                                                 delta >> 20);
2732                         }
2733                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2734                 }
2735         }
2736 #endif
2737 }
2738
2739 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2740 {
2741 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2742         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2743
2744         if (d < 0)
2745                 d = -d;
2746
2747         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2748                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2749 #endif
2750 }
2751
2752 static void
2753 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2754 {
2755         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2756
2757         /*
2758          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2759          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2760          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2761          * stays open at the end.
2762          */
2763         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2764                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2765
2766         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2767         if (!initial) {
2768                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2769
2770                 /*
2771                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2772                  * for a gentler effect of sleepers:
2773                  */
2774                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2775                         thresh >>= 1;
2776
2777                 vruntime -= thresh;
2778         }
2779
2780         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2781         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2782 }
2783
2784 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2785
2786 static void
2787 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2788 {
2789         /*
2790          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2791          * through calling update_curr().
2792          */
2793         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2794                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2795
2796         /*
2797          * Update run-time statistics of the 'current'.
2798          */
2799         update_curr(cfs_rq);
2800         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2801         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2802         update_cfs_shares(cfs_rq);
2803
2804         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2805                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2806                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2807         }
2808
2809         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2810         check_spread(cfs_rq, se);
2811         if (se != cfs_rq->curr)
2812                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2813         se->on_rq = 1;
2814
2815         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2816                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2817                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2818         }
2819 }
2820
2821 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2822 {
2823         for_each_sched_entity(se) {
2824                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2825                 if (cfs_rq->last != se)
2826                         break;
2827
2828                 cfs_rq->last = NULL;
2829         }
2830 }
2831
2832 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2833 {
2834         for_each_sched_entity(se) {
2835                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2836                 if (cfs_rq->next != se)
2837                         break;
2838
2839                 cfs_rq->next = NULL;
2840         }
2841 }
2842
2843 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2844 {
2845         for_each_sched_entity(se) {
2846                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2847                 if (cfs_rq->skip != se)
2848                         break;
2849
2850                 cfs_rq->skip = NULL;
2851         }
2852 }
2853
2854 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2855 {
2856         if (cfs_rq->last == se)
2857                 __clear_buddies_last(se);
2858
2859         if (cfs_rq->next == se)
2860                 __clear_buddies_next(se);
2861
2862         if (cfs_rq->skip == se)
2863                 __clear_buddies_skip(se);
2864 }
2865
2866 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2867
2868 static void
2869 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2870 {
2871         /*
2872          * Update run-time statistics of the 'current'.
2873          */
2874         update_curr(cfs_rq);
2875         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2876
2877         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2878         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2879 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2880                 if (entity_is_task(se)) {
2881                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2882
2883                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2884                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2885                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2886                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2887                 }
2888 #endif
2889         }
2890
2891         clear_buddies(cfs_rq, se);
2892
2893         if (se != cfs_rq->curr)
2894                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2895         se->on_rq = 0;
2896         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2897
2898         /*
2899          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2900          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2901          * movement in our normalized position.
2902          */
2903         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2904                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2905
2906         /* return excess runtime on last dequeue */
2907         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2908
2909         update_min_vruntime(cfs_rq);
2910         update_cfs_shares(cfs_rq);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2915  */
2916 static void
2917 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2918 {
2919         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2920         struct sched_entity *se;
2921         s64 delta;
2922
2923         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2924         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2925         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2926                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2927                 /*
2928                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2929                  * re-elected due to buddy favours.
2930                  */
2931                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2932                 return;
2933         }
2934
2935         /*
2936          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2937          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2938          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2939          */
2940         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2941                 return;
2942
2943         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2944         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2945
2946         if (delta < 0)
2947                 return;
2948
2949         if (delta > ideal_runtime)
2950                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2951 }
2952
2953 static void
2954 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2955 {
2956         /* 'current' is not kept within the tree. */
2957         if (se->on_rq) {
2958                 /*
2959                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2960                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2961                  * runqueue.
2962                  */
2963                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2964                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2965         }
2966
2967         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2968         cfs_rq->curr = se;
2969 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2970         /*
2971          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2972          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2973          * when there are only lesser-weight tasks around):
2974          */
2975         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2976                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2977                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2978         }
2979 #endif
2980         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2981 }
2982
2983 static int
2984 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2985
2986 /*
2987  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2988  * 1) keep things fair between processes/task groups
2989  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2990  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2991  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2992  */
2993 static struct sched_entity *
2994 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2995 {
2996         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
2997         struct sched_entity *se;
2998
2999         /*
3000          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3001          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3002          */
3003         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3004                 left = curr;
3005
3006         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3007
3008         /*
3009          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3010          * be done without getting too unfair.
3011          */
3012         if (cfs_rq->skip == se) {
3013                 struct sched_entity *second;
3014
3015                 if (se == curr) {
3016                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3017                 } else {
3018                         second = __pick_next_entity(se);
3019                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3020                                 second = curr;
3021                 }
3022
3023                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3024                         se = second;
3025         }
3026
3027         /*
3028          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3029          */
3030         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3031                 se = cfs_rq->last;
3032
3033         /*
3034          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3035          */
3036         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3037                 se = cfs_rq->next;
3038
3039         clear_buddies(cfs_rq, se);
3040
3041         return se;
3042 }
3043
3044 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3045
3046 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3047 {
3048         /*
3049          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3050          * was not called and update_curr() has to be done:
3051          */
3052         if (prev->on_rq)
3053                 update_curr(cfs_rq);
3054
3055         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3056         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3057
3058         check_spread(cfs_rq, prev);
3059         if (prev->on_rq) {
3060                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3061                 /* Put 'current' back into the tree. */
3062                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3063                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3064                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3065         }
3066         cfs_rq->curr = NULL;
3067 }
3068
3069 static void
3070 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3071 {
3072         /*
3073          * Update run-time statistics of the 'current'.
3074          */
3075         update_curr(cfs_rq);
3076
3077         /*
3078          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3079          */
3080         update_entity_load_avg(curr, 1);
3081         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3082         update_cfs_shares(cfs_rq);
3083
3084 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3085         /*
3086          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3087          * validating it and just reschedule.
3088          */
3089         if (queued) {
3090                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3091                 return;
3092         }
3093         /*
3094          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3095          */
3096         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3097                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3098                 return;
3099 #endif
3100
3101         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3102                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3103 }
3104
3105
3106 /**************************************************
3107  * CFS bandwidth control machinery
3108  */
3109
3110 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3111
3112 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3113 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3114
3115 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3116 {
3117         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3118 }
3119
3120 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3121 {
3122         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3123 }
3124
3125 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3126 {
3127         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3128 }
3129 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3130 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3131 {
3132         return true;
3133 }
3134
3135 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3136 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3137 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3138
3139 /*
3140  * default period for cfs group bandwidth.
3141  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3142  */
3143 static inline u64 default_cfs_period(void)
3144 {
3145         return 100000000ULL;
3146 }
3147
3148 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3149 {
3150         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3151 }
3152
3153 /*
3154  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3155  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3156  * additional synchronization around rq->lock.
3157  *
3158  * requires cfs_b->lock
3159  */
3160 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3161 {
3162         u64 now;
3163
3164         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3165                 return;
3166
3167         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3168         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3169         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3170 }
3171
3172 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3173 {
3174         return &tg->cfs_bandwidth;
3175 }
3176
3177 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3178 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3179 {
3180         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3181                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3182
3183         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3184 }
3185
3186 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3187 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3188 {
3189         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3190         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3191         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3192
3193         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3194         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3195
3196         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3197         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3198                 amount = min_amount;
3199         else {
3200                 /*
3201                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3202                  * period must have elapsed since the last consumption.
3203                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3204                  * active.
3205                  */
3206                 if (!cfs_b->timer_active) {
3207                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3208                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3209                 }
3210
3211                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3212                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3213                         cfs_b->runtime -= amount;
3214                         cfs_b->idle = 0;
3215                 }
3216         }
3217         expires = cfs_b->runtime_expires;
3218         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3219
3220         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3221         /*
3222          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3223          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3224          * issued.
3225          */
3226         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3227                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3228
3229         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3230 }
3231
3232 /*
3233  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3234  * fact that rq->clock snapshots this value.
3235  */
3236 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3237 {
3238         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3239
3240         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3241         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3242                 return;
3243
3244         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3245                 return;
3246
3247         /*
3248          * If the local deadline has passed we have to consider the
3249          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3250          * has not truly expired.
3251          *
3252          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3253          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3254          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3255          * exact equality, so a partial write will still work.
3256          */
3257
3258         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3259                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3260                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3261         } else {
3262                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3263                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3264         }
3265 }
3266
3267 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3268 {
3269         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3270         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3271         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3272
3273         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3274                 return;
3275
3276         /*
3277          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3278          * hierarchy can be throttled
3279          */
3280         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3281                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3282 }
3283
3284 static __always_inline
3285 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3286 {
3287         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3288                 return;
3289
3290         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3291 }
3292
3293 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3294 {
3295         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3296 }
3297
3298 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3299 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3300 {
3301         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3302 }
3303
3304 /*
3305  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3306  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3307  * load-balance operations.
3308  */
3309 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3310                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3311 {
3312         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3313
3314         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3315         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3316
3317         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3318                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3319 }
3320
3321 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3322 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3323 {
3324         struct rq *rq = data;
3325         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3326
3327         cfs_rq->throttle_count--;
3328 #ifdef CONFIG_SMP
3329         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3330                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3331                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3332                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3333         }
3334 #endif
3335
3336         return 0;
3337 }
3338
3339 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3340 {
3341         struct rq *rq = data;
3342         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3343
3344         /* group is entering throttled state, stop time */
3345         if (!cfs_rq->throttle_count)
3346                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3347         cfs_rq->throttle_count++;
3348
3349         return 0;
3350 }
3351
3352 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3353 {
3354         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3355         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3356         struct sched_entity *se;
3357         long task_delta, dequeue = 1;
3358
3359         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3360
3361         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3362         rcu_read_lock();
3363         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3364         rcu_read_unlock();
3365
3366         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3367         for_each_sched_entity(se) {
3368                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3369                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3370                 if (!se->on_rq)
3371                         break;
3372
3373                 if (dequeue)
3374                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3375                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3376
3377                 if (qcfs_rq->load.weight)
3378                         dequeue = 0;
3379         }
3380
3381         if (!se)
3382                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3383
3384         cfs_rq->throttled = 1;
3385         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3386         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3387         /*
3388          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3389          * distribute_cfs_runtime will not see us
3390          */
3391         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3392         if (!cfs_b->timer_active)
3393                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3394         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3395 }
3396
3397 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3398 {
3399         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3400         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3401         struct sched_entity *se;
3402         int enqueue = 1;
3403         long task_delta;
3404
3405         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3406
3407         cfs_rq->throttled = 0;
3408
3409         update_rq_clock(rq);
3410
3411         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3412         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3413         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3414         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3415
3416         /* update hierarchical throttle state */
3417         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3418
3419         if (!cfs_rq->load.weight)
3420                 return;
3421
3422         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3423         for_each_sched_entity(se) {
3424                 if (se->on_rq)
3425                         enqueue = 0;
3426
3427                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3428                 if (enqueue)
3429                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3430                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3431
3432                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3433                         break;
3434         }
3435
3436         if (!se)
3437                 add_nr_running(rq, task_delta);
3438
3439         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3440         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3441                 resched_curr(rq);
3442 }
3443
3444 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3445                 u64 remaining, u64 expires)
3446 {
3447         struct cfs_rq *cfs_rq;
3448         u64 runtime;
3449         u64 starting_runtime = remaining;
3450
3451         rcu_read_lock();
3452         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3453                                 throttled_list) {
3454                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3455
3456                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3457                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3458                         goto next;
3459
3460                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3461                 if (runtime > remaining)
3462                         runtime = remaining;
3463                 remaining -= runtime;
3464
3465                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3466                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3467
3468                 /* we check whether we're throttled above */
3469                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3470                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3471
3472 next:
3473                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3474
3475                 if (!remaining)
3476                         break;
3477         }
3478         rcu_read_unlock();
3479
3480         return starting_runtime - remaining;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3485  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3486  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3487  * used to track this state.
3488  */
3489 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3490 {
3491         u64 runtime, runtime_expires;
3492         int throttled;
3493
3494         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3495         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3496                 goto out_deactivate;
3497
3498         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3499         cfs_b->nr_periods += overrun;
3500
3501         /*
3502          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3503          * we're going inactive then everything else can be deferred
3504          */
3505         if (cfs_b->idle && !throttled)
3506                 goto out_deactivate;
3507
3508         /*
3509          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3510          * status as actually running, so that other cpus doing
3511          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3512          */
3513         cfs_b->timer_active = 1;
3514
3515         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3516
3517         if (!throttled) {
3518                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3519                 cfs_b->idle = 1;
3520                 return 0;
3521         }
3522
3523         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3524         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3525
3526         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3527
3528         /*
3529          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3530          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3531          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3532          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3533          * only by limited amounts in that extreme case.
3534          */
3535         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3536                 runtime = cfs_b->runtime;
3537                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3538                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3539                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3540                                                  runtime_expires);
3541                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3542
3543                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3544
3545                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3546         }
3547
3548         /*
3549          * While we are ensured activity in the period following an
3550          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3551          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3552          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3553          */
3554         cfs_b->idle = 0;
3555
3556         return 0;
3557
3558 out_deactivate:
3559         cfs_b->timer_active = 0;
3560         return 1;
3561 }
3562
3563 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3564 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3565 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3566 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3567 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3568 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3569
3570 /*
3571  * Are we near the end of the current quota period?
3572  *
3573  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3574  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3575  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3576  */
3577 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3578 {
3579         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3580         u64 remaining;
3581
3582         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3583         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3584                 return 1;
3585
3586         /* is a quota refresh about to occur? */
3587         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3588         if (remaining < min_expire)
3589                 return 1;
3590
3591         return 0;
3592 }
3593
3594 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3595 {
3596         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3597
3598         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3599         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3600                 return;
3601
3602         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3603                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3604 }
3605
3606 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3607 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3608 {
3609         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3610         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3611
3612         if (slack_runtime <= 0)
3613                 return;
3614
3615         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3616         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3617             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3618                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3619
3620                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3621                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3622                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3623                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3624         }
3625         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3626
3627         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3628         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3629 }
3630
3631 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3632 {
3633         if (!cfs_bandwidth_used())
3634                 return;
3635
3636         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3637                 return;
3638
3639         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3640 }
3641
3642 /*
3643  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3644  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3645  */
3646 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3647 {
3648         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3649         u64 expires;
3650
3651         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3652         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3653         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3654                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3655                 return;
3656         }
3657
3658         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3659                 runtime = cfs_b->runtime;
3660
3661         expires = cfs_b->runtime_expires;
3662         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3663
3664         if (!runtime)
3665                 return;
3666
3667         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3668
3669         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3670         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3671                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3672         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3673 }
3674
3675 /*
3676  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3677  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3678  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3679  */
3680 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3681 {
3682         if (!cfs_bandwidth_used())
3683                 return;
3684
3685         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3686         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3687                 return;
3688
3689         /* ensure the group is not already throttled */
3690         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3691                 return;
3692
3693         /* update runtime allocation */
3694         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3695         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3696                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3697 }
3698
3699 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3700 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3701 {
3702         if (!cfs_bandwidth_used())
3703                 return false;
3704
3705         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3706                 return false;
3707
3708         /*
3709          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3710          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3711          */
3712         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3713                 return true;
3714
3715         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3716         return true;
3717 }
3718
3719 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3720 {
3721         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3722                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3723         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3724
3725         return HRTIMER_NORESTART;
3726 }
3727
3728 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3729 {
3730         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3731                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3732         ktime_t now;
3733         int overrun;
3734         int idle = 0;
3735
3736         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3737         for (;;) {
3738                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3739                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3740
3741                 if (!overrun)
3742                         break;
3743
3744                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3745         }
3746         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3747
3748         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3749 }
3750
3751 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3752 {
3753         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3754         cfs_b->runtime = 0;
3755         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3756         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3757
3758         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3759         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3760         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3761         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3762         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3763 }
3764
3765 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3766 {
3767         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3768         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3769 }
3770
3771 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3772 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
3773 {
3774         /*
3775          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3776          * period or because we're racing with the tear-down path
3777          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3778          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3779          */
3780         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3781                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3782                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3783                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3784                 cpu_relax();
3785                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3786                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3787                 if (!force && cfs_b->timer_active)
3788                         return;
3789         }
3790
3791         cfs_b->timer_active = 1;
3792         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3793 }
3794
3795 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3796 {
3797         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3798         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3799 }
3800
3801 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3802 {
3803         struct cfs_rq *cfs_rq;
3804
3805         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3806                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3807
3808                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3809                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3810                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3811         }
3812 }
3813
3814 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3815 {
3816         struct cfs_rq *cfs_rq;
3817
3818         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3819                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3820                         continue;
3821
3822                 /*
3823                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3824                  * there's some valid quota amount
3825                  */
3826                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3827                 /*
3828                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3829                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3830                  */
3831                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3832
3833                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3834                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3835         }
3836 }
3837
3838 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3839 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3840 {
3841         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3842 }
3843
3844 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3845 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3846 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3847 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3848
3849 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3850 {
3851         return 0;
3852 }
3853
3854 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3860                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3861 {
3862         return 0;
3863 }
3864
3865 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3866
3867 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3868 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3869 #endif
3870
3871 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3872 {
3873         return NULL;
3874 }
3875 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3876 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
3877 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3878
3879 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3880
3881 /**************************************************
3882  * CFS operations on tasks:
3883  */
3884
3885 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3886 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3887 {
3888         struct sched_entity *se = &p->se;
3889         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3890
3891         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3892
3893         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3894                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3895                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3896                 s64 delta = slice - ran;
3897
3898                 if (delta < 0) {
3899                         if (rq->curr == p)
3900                                 resched_curr(rq);
3901                         return;
3902                 }
3903                 hrtick_start(rq, delta);
3904         }
3905 }
3906
3907 /*
3908  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3909  * current task is from our class and nr_running is low enough
3910  * to matter.
3911  */
3912 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3913 {
3914         struct task_struct *curr = rq->curr;
3915
3916         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3917                 return;
3918
3919         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3920                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3921 }
3922 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3923 static inline void
3924 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3925 {
3926 }
3927
3928 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3929 {
3930 }
3931 #endif
3932
3933 /*
3934  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3935  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3936  * then put the task into the rbtree:
3937  */
3938 static void
3939 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3940 {
3941         struct cfs_rq *cfs_rq;
3942         struct sched_entity *se = &p->se;
3943
3944         for_each_sched_entity(se) {
3945                 if (se->on_rq)
3946                         break;
3947                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3948                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3949
3950                 /*
3951                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3952                  *
3953                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3954                  * post the final h_nr_running increment below.
3955                 */
3956                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3957                         break;
3958                 cfs_rq->h_nr_running++;
3959
3960                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3961         }
3962
3963         for_each_sched_entity(se) {
3964                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3965                 cfs_rq->h_nr_running++;
3966
3967                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3968                         break;
3969
3970                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3971                 update_entity_load_avg(se, 1);
3972         }
3973
3974         if (!se) {
3975                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3976                 add_nr_running(rq, 1);
3977         }
3978         hrtick_update(rq);
3979 }
3980
3981 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3982
3983 /*
3984  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3985  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3986  * update the fair scheduling stats:
3987  */
3988 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3989 {
3990         struct cfs_rq *cfs_rq;
3991         struct sched_entity *se = &p->se;
3992         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3993
3994         for_each_sched_entity(se) {
3995                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3996                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3997
3998                 /*
3999                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4000                  *
4001                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4002                  * post the final h_nr_running decrement below.
4003                 */
4004                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4005                         break;
4006                 cfs_rq->h_nr_running--;
4007
4008                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4009                 if (cfs_rq->load.weight) {
4010                         /*
4011                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4012                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4013                          */
4014                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4015                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4016
4017                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4018                         se = parent_entity(se);
4019                         break;
4020                 }
4021                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4022         }
4023
4024         for_each_sched_entity(se) {
4025                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4026                 cfs_rq->h_nr_running--;
4027
4028                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4029                         break;
4030
4031                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4032                 update_entity_load_avg(se, 1);
4033         }
4034
4035         if (!se) {
4036                 sub_nr_running(rq, 1);
4037                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4038         }
4039         hrtick_update(rq);
4040 }
4041
4042 #ifdef CONFIG_SMP
4043 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4044 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4045 {
4046         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4047 }
4048
4049 /*
4050  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4051  * according to the scheduling class and "nice" value.
4052  *
4053  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4054  * balance conservatively.
4055  */
4056 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4057 {
4058         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4059         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4060
4061         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4062                 return total;
4063
4064         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4065 }
4066
4067 /*
4068  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4069  * according to the scheduling class and "nice" value.
4070  */
4071 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4072 {
4073         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4074         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4075
4076         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4077                 return total;
4078
4079         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4080 }
4081
4082 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4083 {
4084         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4085 }
4086
4087 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4088 {
4089         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4090         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
4091         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4092
4093         if (nr_running)
4094                 return load_avg / nr_running;
4095
4096         return 0;
4097 }
4098
4099 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4100 {
4101         /*
4102          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4103          * about the boundary, really active task won't care
4104          * about the loss.
4105          */
4106         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4107                 current->wakee_flips >>= 1;
4108                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4109         }
4110
4111         if (current->last_wakee != p) {
4112                 current->last_wakee = p;
4113                 current->wakee_flips++;
4114         }
4115 }
4116
4117 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4118 {
4119         struct sched_entity *se = &p->se;
4120         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4121         u64 min_vruntime;
4122
4123 #ifndef CONFIG_64BIT
4124         u64 min_vruntime_copy;
4125
4126         do {
4127                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4128                 smp_rmb();
4129                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4130         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4131 #else
4132         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4133 #endif
4134
4135         se->vruntime -= min_vruntime;
4136         record_wakee(p);
4137 }
4138
4139 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4140 /*
4141  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4142  *
4143  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4144  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4145  * can calculate the shift in shares.
4146  *
4147  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4148  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4149  * total group weight.
4150  *
4151  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4152  * distribution (s_i) using:
4153  *
4154  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4155  *
4156  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4157  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4158  * shares distribution (s_i):
4159  *
4160  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4161  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4162  *
4163  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4164  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4165  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4166  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4167  *
4168  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4169  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4170  *
4171  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4172  *
4173  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4174  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4175  * weight and shares distributions like:
4176  *
4177  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4178  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4179  *
4180  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4181  *
4182  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4183  *
4184  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4185  *
4186  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4187  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4188  * 4/7) times the weight of the group.
4189  */
4190 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4191 {
4192         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4193
4194         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4195                 return wl;
4196
4197         for_each_sched_entity(se) {
4198                 long w, W;
4199
4200                 tg = se->my_q->tg;
4201
4202                 /*
4203                  * W = @wg + \Sum rw_j
4204                  */
4205                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4206
4207                 /*
4208                  * w = rw_i + @wl
4209                  */
4210                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4211
4212                 /*
4213                  * wl = S * s'_i; see (2)
4214                  */
4215                 if (W > 0 && w < W)
4216                         wl = (w * tg->shares) / W;
4217                 else
4218                         wl = tg->shares;
4219
4220                 /*
4221                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4222                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4223                  * calc_cfs_shares().
4224                  */
4225                 if (wl < MIN_SHARES)
4226                         wl = MIN_SHARES;
4227
4228                 /*
4229                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4230                  */
4231                 wl -= se->load.weight;
4232
4233                 /*
4234                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4235                  * the final effective load change on the root group. Since
4236                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4237                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4238                  * resulting from this level per the above.
4239                  */
4240                 wg = 0;
4241         }
4242
4243         return wl;
4244 }
4245 #else
4246
4247 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4248 {
4249         return wl;
4250 }
4251
4252 #endif
4253
4254 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4255 {
4256         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4257
4258         /*
4259          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4260          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4261          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4262          */
4263         if (p->wakee_flips > factor) {
4264                 /*
4265                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4266                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4267                  * it alone.
4268                  */
4269                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4270                         return 1;
4271         }
4272
4273         return 0;
4274 }
4275
4276 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4277 {
4278         s64 this_load, load;
4279         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4280         unsigned long tl_per_task;
4281         struct task_group *tg;
4282         unsigned long weight;
4283         int balanced;
4284
4285         /*
4286          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4287          * ourselves around too much.
4288          */
4289         if (wake_wide(p))
4290                 return 0;
4291
4292         idx       = sd->wake_idx;
4293         this_cpu  = smp_processor_id();
4294         prev_cpu  = task_cpu(p);
4295         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4296         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4297
4298         /*
4299          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4300          * effect of the currently running task from the load
4301          * of the current CPU:
4302          */
4303         if (sync) {
4304                 tg = task_group(current);
4305                 weight = current->se.load.weight;
4306
4307                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4308                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4309         }
4310
4311         tg = task_group(p);
4312         weight = p->se.load.weight;
4313
4314         /*
4315          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4316          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4317          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4318          * about that, so that's good too.
4319          *
4320          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4321          * task to be woken on this_cpu.
4322          */
4323         if (this_load > 0) {
4324                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4325
4326                 this_eff_load = 100;
4327                 this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4328                 this_eff_load *= this_load +
4329                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4330
4331                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4332                 prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4333                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4334
4335                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4336         } else
4337                 balanced = true;
4338
4339         /*
4340          * If the currently running task will sleep within
4341          * a reasonable amount of time then attract this newly
4342          * woken task:
4343          */
4344         if (sync && balanced)
4345                 return 1;
4346
4347         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4348         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4349
4350         if (balanced ||
4351             (this_load <= load &&
4352              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4353                 /*
4354                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4355                  * p is cache cold in this domain, and
4356                  * there is no bad imbalance.
4357                  */
4358                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4359                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4360
4361                 return 1;
4362         }
4363         return 0;
4364 }
4365
4366 /*
4367  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4368  * domain.
4369  */
4370 static struct sched_group *
4371 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4372                   int this_cpu, int sd_flag)
4373 {
4374         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4375         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4376         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4377         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4378
4379         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4380                 load_idx = sd->wake_idx;
4381
4382         do {
4383                 unsigned long load, avg_load;
4384                 int local_group;
4385                 int i;
4386
4387                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4388                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4389                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4390                         continue;
4391
4392                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4393                                                sched_group_cpus(group));
4394
4395                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4396                 avg_load = 0;
4397
4398                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4399                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4400                         if (local_group)
4401                                 load = source_load(i, load_idx);
4402                         else
4403                                 load = target_load(i, load_idx);
4404
4405                         avg_load += load;
4406                 }
4407
4408                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4409                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4410
4411                 if (local_group) {
4412                         this_load = avg_load;
4413                 } else if (avg_load < min_load) {
4414                         min_load = avg_load;
4415                         idlest = group;
4416                 }
4417         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4418
4419         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4420                 return NULL;
4421         return idlest;
4422 }
4423
4424 /*
4425  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4426  */
4427 static int
4428 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4429 {
4430         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4431         int idlest = -1;
4432         int i;
4433
4434         /* Traverse only the allowed CPUs */
4435         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4436                 load = weighted_cpuload(i);
4437
4438                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4439                         min_load = load;
4440                         idlest = i;
4441                 }
4442         }
4443
4444         return idlest;
4445 }
4446
4447 /*
4448  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4449  */
4450 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4451 {
4452         struct sched_domain *sd;
4453         struct sched_group *sg;
4454         int i = task_cpu(p);
4455
4456         if (idle_cpu(target))
4457                 return target;
4458
4459         /*
4460          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4461          */
4462         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4463                 return i;
4464
4465         /*
4466          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4467          */
4468         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4469         for_each_lower_domain(sd) {
4470                 sg = sd->groups;
4471                 do {
4472                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4473                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4474                                 goto next;
4475
4476                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4477                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4478                                         goto next;
4479                         }
4480
4481                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4482                                         tsk_cpus_allowed(p));
4483                         goto done;
4484 next:
4485                         sg = sg->next;
4486                 } while (sg != sd->groups);
4487         }
4488 done:
4489         return target;
4490 }
4491
4492 /*
4493  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4494  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4495  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4496  *
4497  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4498  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4499  *
4500  * Returns the target cpu number.
4501  *
4502  * preempt must be disabled.
4503  */
4504 static int
4505 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4506 {
4507         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4508         int cpu = smp_processor_id();
4509         int new_cpu = cpu;
4510         int want_affine = 0;
4511         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4512
4513         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4514                 return prev_cpu;
4515
4516         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4517                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4518                         want_affine = 1;
4519                 new_cpu = prev_cpu;
4520         }
4521
4522         rcu_read_lock();
4523         for_each_domain(cpu, tmp) {
4524                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4525                         continue;
4526
4527                 /*
4528                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4529                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4530                  */
4531                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4532                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4533                         affine_sd = tmp;
4534                         break;
4535                 }
4536
4537                 if (tmp->flags & sd_flag)
4538                         sd = tmp;
4539         }
4540
4541         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4542                 prev_cpu = cpu;
4543
4544         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4545                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4546                 goto unlock;
4547         }
4548
4549         while (sd) {
4550                 struct sched_group *group;
4551                 int weight;
4552
4553                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4554                         sd = sd->child;
4555                         continue;
4556                 }
4557
4558                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4559                 if (!group) {
4560                         sd = sd->child;
4561                         continue;
4562                 }
4563
4564                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4565                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4566                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4567                         sd = sd->child;
4568                         continue;
4569                 }
4570
4571                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4572                 cpu = new_cpu;
4573                 weight = sd->span_weight;
4574                 sd = NULL;
4575                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4576                         if (weight <= tmp->span_weight)
4577                                 break;
4578                         if (tmp->flags & sd_flag)
4579                                 sd = tmp;
4580                 }
4581                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4582         }
4583 unlock:
4584         rcu_read_unlock();
4585
4586         return new_cpu;
4587 }
4588
4589 /*
4590  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4591  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4592  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4593  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4594  */
4595 static void
4596 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4597 {
4598         struct sched_entity *se = &p->se;
4599         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4600
4601         /*
4602          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4603          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4604          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4605          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4606          */
4607         if (se->avg.decay_count) {
4608                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4609                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4610                                                 &cfs_rq->removed_load);
4611         }
4612
4613         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4614         se->exec_start = 0;
4615 }
4616 #endif /* CONFIG_SMP */
4617
4618 static unsigned long
4619 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4620 {
4621         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4622
4623         /*
4624          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4625          * to virtual-time in his units.
4626          *
4627          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4628          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4629          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4630          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4631          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4632          *
4633          * This is especially important for buddies when the leftmost
4634          * task is higher priority than the buddy.
4635          */
4636         return calc_delta_fair(gran, se);
4637 }
4638
4639 /*
4640  * Should 'se' preempt 'curr'.
4641  *
4642  *             |s1
4643  *        |s2
4644  *   |s3
4645  *         g
4646  *      |<--->|c
4647  *
4648  *  w(c, s1) = -1
4649  *  w(c, s2) =  0
4650  *  w(c, s3) =  1
4651  *
4652  */
4653 static int
4654 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4655 {
4656         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4657
4658         if (vdiff <= 0)
4659                 return -1;
4660
4661         gran = wakeup_gran(curr, se);
4662         if (vdiff > gran)
4663                 return 1;
4664
4665         return 0;
4666 }
4667
4668 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4669 {
4670         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4671                 return;
4672
4673         for_each_sched_entity(se)
4674                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4675 }
4676
4677 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4678 {
4679         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4680                 return;
4681
4682         for_each_sched_entity(se)
4683                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4684 }
4685
4686 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4687 {
4688         for_each_sched_entity(se)
4689                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4690 }
4691
4692 /*
4693  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4694  */
4695 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4696 {
4697         struct task_struct *curr = rq->curr;
4698         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4699         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4700         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4701         int next_buddy_marked = 0;
4702
4703         if (unlikely(se == pse))
4704                 return;
4705
4706         /*
4707          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4708          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4709          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4710          * next-buddy nomination below.
4711          */
4712         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4713                 return;
4714
4715         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4716                 set_next_buddy(pse);
4717                 next_buddy_marked = 1;
4718         }
4719
4720         /*
4721          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4722          * wake up path.
4723          *
4724          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4725          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4726          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4727          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4728          * below.
4729          */
4730         if (test_tsk_need_resched(curr))
4731                 return;
4732
4733         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4734         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4735             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4736                 goto preempt;
4737
4738         /*
4739          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4740          * is driven by the tick):
4741          */
4742         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4743                 return;
4744
4745         find_matching_se(&se, &pse);
4746         update_curr(cfs_rq_of(se));
4747         BUG_ON(!pse);
4748         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4749                 /*
4750                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4751                  * triggering this preemption.
4752                  */
4753                 if (!next_buddy_marked)
4754                         set_next_buddy(pse);
4755                 goto preempt;
4756         }
4757
4758         return;
4759
4760 preempt:
4761         resched_curr(rq);
4762         /*
4763          * Only set the backward buddy when the current task is still
4764          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4765          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4766          * point, either of which can * drop the rq lock.
4767          *
4768          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4769          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4770          */
4771         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4772                 return;
4773
4774         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4775                 set_last_buddy(se);
4776 }
4777
4778 static struct task_struct *
4779 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4780 {
4781         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4782         struct sched_entity *se;
4783         struct task_struct *p;
4784         int new_tasks;
4785
4786 again:
4787 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4788         if (!cfs_rq->nr_running)
4789                 goto idle;
4790
4791         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4792                 goto simple;
4793
4794         /*
4795          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4796          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4797          *
4798          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4799          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4800          */
4801
4802         do {
4803                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4804
4805                 /*
4806                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4807                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4808                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4809                  * forget we've ever seen it.
4810                  */
4811                 if (curr && curr->on_rq)
4812                         update_curr(cfs_rq);
4813                 else
4814                         curr = NULL;
4815
4816                 /*
4817                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4818                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4819                  * nr_running test will indeed be correct.
4820                  */
4821                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4822                         goto simple;
4823
4824                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4825                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4826         } while (cfs_rq);
4827
4828         p = task_of(se);
4829
4830         /*
4831          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4832          * is a different task than we started out with, try and touch the
4833          * least amount of cfs_rqs.
4834          */
4835         if (prev != p) {
4836                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4837
4838                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4839                         int se_depth = se->depth;
4840                         int pse_depth = pse->depth;
4841
4842                         if (se_depth <= pse_depth) {
4843                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4844                                 pse = parent_entity(pse);
4845                         }
4846                         if (se_depth >= pse_depth) {
4847                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4848                                 se = parent_entity(se);
4849                         }
4850                 }
4851
4852                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4853                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4854         }
4855
4856         if (hrtick_enabled(rq))
4857                 hrtick_start_fair(rq, p);
4858
4859         return p;
4860 simple:
4861         cfs_rq = &rq->cfs;
4862 #endif
4863
4864         if (!cfs_rq->nr_running)
4865                 goto idle;
4866
4867         put_prev_task(rq, prev);
4868
4869         do {
4870                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4871                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4872                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4873         } while (cfs_rq);
4874
4875         p = task_of(se);
4876
4877         if (hrtick_enabled(rq))
4878                 hrtick_start_fair(rq, p);
4879
4880         return p;
4881
4882 idle:
4883         new_tasks = idle_balance(rq);
4884         /*
4885          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4886          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4887          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4888          */
4889         if (new_tasks < 0)
4890                 return RETRY_TASK;
4891
4892         if (new_tasks > 0)
4893                 goto again;
4894
4895         return NULL;
4896 }
4897
4898 /*
4899  * Account for a descheduled task:
4900  */
4901 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4902 {
4903         struct sched_entity *se = &prev->se;
4904         struct cfs_rq *cfs_rq;
4905
4906         for_each_sched_entity(se) {
4907                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4908                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4909         }
4910 }
4911
4912 /*
4913  * sched_yield() is very simple
4914  *
4915  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4916  */
4917 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4918 {
4919         struct task_struct *curr = rq->curr;
4920         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4921         struct sched_entity *se = &curr->se;
4922
4923         /*
4924          * Are we the only task in the tree?
4925          */
4926         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4927                 return;
4928
4929         clear_buddies(cfs_rq, se);
4930
4931         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4932                 update_rq_clock(rq);
4933                 /*
4934                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4935                  */
4936                 update_curr(cfs_rq);
4937                 /*
4938                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4939                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4940                  * and double the fastpath cost.
4941                  */
4942                  rq->skip_clock_update = 1;
4943         }
4944
4945         set_skip_buddy(se);
4946 }
4947
4948 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4949 {
4950         struct sched_entity *se = &p->se;
4951
4952         /* throttled hierarchies are not runnable */
4953         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4954                 return false;
4955
4956         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4957         set_next_buddy(se);
4958
4959         yield_task_fair(rq);
4960
4961         return true;
4962 }
4963
4964 #ifdef CONFIG_SMP
4965 /**************************************************
4966  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4967  *
4968  * BASICS
4969  *
4970  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4971  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4972  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4973  *
4974  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4975  *
4976  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4977  * W_i,0 is defined as:
4978  *
4979  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4980  *
4981  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4982  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4983  *
4984  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4985  * weight:
4986  *
4987  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4988  *
4989  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
4990  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4991  * can also include other factors [XXX].
4992  *
4993  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
4994  * directly from (1):
4995  *
4996  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
4997  *
4998  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
4999  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5000  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5001  *
5002  * [XXX expand on:
5003  *     - infeasible weights;
5004  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5005  *
5006  *
5007  * SCHED DOMAINS
5008  *
5009  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5010  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5011  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5012  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5013  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5014  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5015  * the groups.
5016  *
5017  * This yields:
5018  *
5019  *     log_2 n     1     n
5020  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5021  *     i = 0      2^i   2^i
5022  *                               `- size of each group
5023  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5024  *         |         `- freq
5025  *         `- sum over all levels
5026  *
5027  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5028  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5029  *
5030  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5031  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5032  *
5033  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5034  *
5035  *             log_2 n     
5036  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5037  *             k = 0
5038  *
5039  * And you'll find that:
5040  *
5041  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5042  *
5043  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5044  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5045  * of:
5046  *
5047  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5048  *
5049  *
5050  * WORK CONSERVING
5051  *
5052  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5053  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5054  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5055  *
5056  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5057  * time.
5058  *
5059  * [XXX more?]
5060  *
5061  *
5062  * CGROUPS
5063  *
5064  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5065  *
5066  *                                s_k,i
5067  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5068  *                                 S_k
5069  *
5070  * Where
5071  *
5072  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5073  *
5074  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5075  *
5076  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5077  * property.
5078  *
5079  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5080  *      rewrite all of this once again.]
5081  */ 
5082
5083 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5084
5085 enum fbq_type { regular, remote, all };
5086
5087 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5088 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5089 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5090 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5091
5092 struct lb_env {
5093         struct sched_domain     *sd;
5094
5095         struct rq               *src_rq;
5096         int                     src_cpu;
5097
5098         int                     dst_cpu;
5099         struct rq               *dst_rq;
5100
5101         struct cpumask          *dst_grpmask;
5102         int                     new_dst_cpu;
5103         enum cpu_idle_type      idle;
5104         long                    imbalance;
5105         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5106         struct cpumask          *cpus;
5107
5108         unsigned int            flags;
5109
5110         unsigned int            loop;
5111         unsigned int            loop_break;
5112         unsigned int            loop_max;
5113
5114         enum fbq_type           fbq_type;
5115         struct list_head        tasks;
5116 };
5117
5118 /*
5119  * Is this task likely cache-hot:
5120  */
5121 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5122 {
5123         s64 delta;
5124
5125         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5126
5127         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5128                 return 0;
5129
5130         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5131                 return 0;
5132
5133         /*
5134          * Buddy candidates are cache hot:
5135          */
5136         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5137                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5138                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5139                 return 1;
5140
5141         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5142                 return 1;
5143         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5144                 return 0;
5145
5146         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5147
5148         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5149 }
5150
5151 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5152 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5153 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5154 {
5155         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5156         int src_nid, dst_nid;
5157
5158         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5159             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5160                 return false;
5161         }
5162
5163         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5164         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5165
5166         if (src_nid == dst_nid)
5167                 return false;
5168
5169         if (numa_group) {
5170                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5171                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5172                         return false;
5173
5174                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5175                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5176                         return true;
5177
5178                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5179         }
5180
5181         /* Encourage migration to the preferred node. */
5182         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5183                 return true;
5184
5185         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5186 }
5187
5188
5189 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5190 {
5191         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5192         int src_nid, dst_nid;
5193
5194         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5195                 return false;
5196
5197         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5198                 return false;
5199
5200         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5201         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5202
5203         if (src_nid == dst_nid)
5204                 return false;
5205
5206         if (numa_group) {
5207                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5208                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5209                         return false;
5210
5211                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5212                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5213                         return true;
5214
5215                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5216         }
5217
5218         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5219         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5220                 return true;
5221
5222         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5223 }
5224
5225 #else
5226 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5227                                              struct lb_env *env)
5228 {
5229         return false;
5230 }
5231
5232 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5233                                              struct lb_env *env)
5234 {
5235         return false;
5236 }
5237 #endif
5238
5239 /*
5240  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5241  */
5242 static
5243 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5244 {
5245         int tsk_cache_hot = 0;
5246
5247         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5248
5249         /*
5250          * We do not migrate tasks that are:
5251          * 1) throttled_lb_pair, or
5252          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5253          * 3) running (obviously), or
5254          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5255          */
5256         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5257                 return 0;
5258
5259         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5260                 int cpu;
5261
5262                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5263
5264                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5265
5266                 /*
5267                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5268                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5269                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5270                  *
5271                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5272                  * one in current iteration.
5273                  */
5274                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5275                         return 0;
5276
5277                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5278                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5279                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5280                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5281                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5282                                 break;
5283                         }
5284                 }
5285
5286                 return 0;
5287         }
5288
5289         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5290         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5291
5292         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5293                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5294                 return 0;
5295         }
5296
5297         /*
5298          * Aggressive migration if:
5299          * 1) destination numa is preferred
5300          * 2) task is cache cold, or
5301          * 3) too many balance attempts have failed.
5302          */
5303         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5304         if (!tsk_cache_hot)
5305                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5306
5307         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
5308 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
5309                 if (tsk_cache_hot) {
5310                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5311                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5312                 }
5313 #endif
5314                 return 1;
5315         }
5316
5317         if (!tsk_cache_hot ||
5318                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5319
5320                 if (tsk_cache_hot) {
5321                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5322                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5323                 }
5324
5325                 return 1;
5326         }
5327
5328         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5329         return 0;
5330 }
5331
5332 /*
5333  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5334  */
5335 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5336 {
5337         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5338
5339         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5340         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5341         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5342 }
5343
5344 /*
5345  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5346  * part of active balancing operations within "domain".
5347  *
5348  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5349  */
5350 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5351 {
5352         struct task_struct *p, *n;
5353
5354         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5355
5356         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5357                 if (!can_migrate_task(p, env))
5358                         continue;
5359
5360                 detach_task(p, env);
5361
5362                 /*
5363                  * Right now, this is only the second place where
5364                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5365                  * so we can safely collect stats here rather than
5366                  * inside detach_tasks().
5367                  */
5368                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5369                 return p;
5370         }
5371         return NULL;
5372 }
5373
5374 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5375
5376 /*
5377  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5378  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5379  *
5380  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5381  */
5382 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5383 {
5384         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5385         struct task_struct *p;
5386         unsigned long load;
5387         int detached = 0;
5388
5389         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5390
5391         if (env->imbalance <= 0)
5392                 return 0;
5393
5394         while (!list_empty(tasks)) {
5395                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5396
5397                 env->loop++;
5398                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5399                 if (env->loop > env->loop_max)
5400                         break;
5401
5402                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5403                 if (env->loop > env->loop_break) {
5404                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5405                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5406                         break;
5407                 }
5408
5409                 if (!can_migrate_task(p, env))
5410                         goto next;
5411
5412                 load = task_h_load(p);
5413
5414                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5415                         goto next;
5416
5417                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5418                         goto next;
5419
5420                 detach_task(p, env);
5421                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5422
5423                 detached++;
5424                 env->imbalance -= load;
5425
5426 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5427                 /*
5428                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5429                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5430                  * the critical section.
5431                  */
5432                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5433                         break;
5434 #endif
5435
5436                 /*
5437                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5438                  * weighted load.
5439                  */
5440                 if (env->imbalance <= 0)
5441                         break;
5442
5443                 continue;
5444 next:
5445                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5446         }
5447
5448         /*
5449          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5450          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5451          * than inside detach_one_task().
5452          */
5453         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5454
5455         return detached;
5456 }
5457
5458 /*
5459  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5460  */
5461 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5462 {
5463         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5464
5465         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5466         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5467         activate_task(rq, p, 0);
5468         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5469 }
5470
5471 /*
5472  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5473  * its new rq.
5474  */
5475 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5476 {
5477         raw_spin_lock(&rq->lock);
5478         attach_task(rq, p);
5479         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5480 }
5481
5482 /*
5483  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5484  * new rq.
5485  */
5486 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5487 {
5488         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5489         struct task_struct *p;
5490
5491         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5492
5493         while (!list_empty(tasks)) {
5494                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5495                 list_del_init(&p->se.group_node);
5496
5497                 attach_task(env->dst_rq, p);
5498         }
5499
5500         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5501 }
5502
5503 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5504 /*
5505  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5506  */
5507 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5508 {
5509         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5510         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5511
5512         /* throttled entities do not contribute to load */
5513         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5514                 return;
5515
5516         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5517
5518         if (se) {
5519                 update_entity_load_avg(se, 1);
5520                 /*
5521                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5522                  * list removal.  This generally implies that all our children
5523                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5524                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5525                  * at enqueue.
5526                  *
5527                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5528                  */
5529                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5530                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5531         } else {
5532                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5533                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5534         }
5535 }
5536
5537 static void update_blocked_averages(int cpu)
5538 {
5539         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5540         struct cfs_rq *cfs_rq;
5541         unsigned long flags;
5542
5543         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5544         update_rq_clock(rq);
5545         /*
5546          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5547          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5548          */
5549         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5550                 /*
5551                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5552                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5553                  * groups does not result in continually extending hold time.
5554                  */
5555                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5556         }
5557
5558         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5559 }
5560
5561 /*
5562  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5563  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5564  * group is a fraction of its parents load.
5565  */
5566 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5567 {
5568         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5569         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5570         unsigned long now = jiffies;
5571         unsigned long load;
5572
5573         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5574                 return;
5575
5576         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5577         for_each_sched_entity(se) {
5578                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5579                 cfs_rq->h_load_next = se;
5580                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5581                         break;
5582         }
5583
5584         if (!se) {
5585                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5586                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5587         }
5588
5589         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5590                 load = cfs_rq->h_load;
5591                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5592                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5593                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5594                 cfs_rq->h_load = load;
5595                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5596         }
5597 }
5598
5599 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5600 {
5601         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5602
5603         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5604         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5605                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5606 }
5607 #else
5608 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5609 {
5610 }
5611
5612 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5613 {
5614         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5615 }
5616 #endif
5617
5618 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5619
5620 enum group_type {
5621         group_other = 0,
5622         group_imbalanced,
5623         group_overloaded,
5624 };
5625
5626 /*
5627  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5628  */
5629 struct sg_lb_stats {
5630         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5631         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5632         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5633         unsigned long load_per_task;
5634         unsigned long group_capacity;
5635         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5636         unsigned int group_capacity_factor;
5637         unsigned int idle_cpus;
5638         unsigned int group_weight;
5639         enum group_type group_type;
5640         int group_has_free_capacity;
5641 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5642         unsigned int nr_numa_running;
5643         unsigned int nr_preferred_running;
5644 #endif
5645 };
5646
5647 /*
5648  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5649  *               during load balancing.
5650  */
5651 struct sd_lb_stats {
5652         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5653         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5654         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5655         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5656         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5657
5658         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5659         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5660 };
5661
5662 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5663 {
5664         /*
5665          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5666          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5667          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5668          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5669          */
5670         *sds = (struct sd_lb_stats){
5671                 .busiest = NULL,
5672                 .local = NULL,
5673                 .total_load = 0UL,
5674                 .total_capacity = 0UL,
5675                 .busiest_stat = {
5676                         .avg_load = 0UL,
5677                         .sum_nr_running = 0,
5678                         .group_type = group_other,
5679                 },
5680         };
5681 }
5682
5683 /**
5684  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5685  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5686  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5687  *
5688  * Return: The load index.
5689  */
5690 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5691                                         enum cpu_idle_type idle)
5692 {
5693         int load_idx;
5694
5695         switch (idle) {
5696         case CPU_NOT_IDLE:
5697                 load_idx = sd->busy_idx;
5698                 break;
5699
5700         case CPU_NEWLY_IDLE:
5701                 load_idx = sd->newidle_idx;
5702                 break;
5703         default:
5704                 load_idx = sd->idle_idx;
5705                 break;
5706         }
5707
5708         return load_idx;
5709 }
5710
5711 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5712 {
5713         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5714 }
5715
5716 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5717 {
5718         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5719 }
5720
5721 static unsigned long default_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5722 {
5723         unsigned long weight = sd->span_weight;
5724         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5725
5726         smt_gain /= weight;
5727
5728         return smt_gain;
5729 }
5730
5731 unsigned long __weak arch_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5732 {
5733         return default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5734 }
5735
5736 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5737 {
5738         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5739         u64 total, available, age_stamp, avg;
5740         s64 delta;
5741
5742         /*
5743          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5744          * we read them once before doing sanity checks on them.
5745          */
5746         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5747         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5748
5749         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5750         if (unlikely(delta < 0))
5751                 delta = 0;
5752
5753         total = sched_avg_period() + delta;
5754
5755         if (unlikely(total < avg)) {
5756                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5757                 available = 0;
5758         } else {
5759                 available = total - avg;
5760         }
5761
5762         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5763                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5764
5765         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5766
5767         return div_u64(available, total);
5768 }
5769
5770 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5771 {
5772         unsigned long weight = sd->span_weight;
5773         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5774         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5775
5776         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && weight > 1) {
5777                 if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5778                         capacity *= arch_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5779                 else
5780                         capacity *= default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5781
5782                 capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5783         }
5784
5785         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5786
5787         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5788                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5789         else
5790                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5791
5792         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5793
5794         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5795         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5796
5797         if (!capacity)
5798                 capacity = 1;
5799
5800         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5801         sdg->sgc->capacity = capacity;
5802 }
5803
5804 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5805 {
5806         struct sched_domain *child = sd->child;
5807         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5808         unsigned long capacity, capacity_orig;
5809         unsigned long interval;
5810
5811         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5812         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5813         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5814
5815         if (!child) {
5816                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5817                 return;
5818         }
5819
5820         capacity_orig = capacity = 0;
5821
5822         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5823                 /*
5824                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5825                  * span the current group.
5826                  */
5827
5828                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5829                         struct sched_group_capacity *sgc;
5830                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5831
5832                         /*
5833                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5834                          * gets here before we've attached the domains to the
5835                          * runqueues.
5836                          *
5837                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5838                          * in update_cpu_capacity().
5839                          *
5840                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5841                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5842                          *
5843                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5844                          */
5845                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5846                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5847                                 capacity += capacity_of(cpu);
5848                                 continue;
5849                         }
5850
5851                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5852                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5853                         capacity += sgc->capacity;
5854                 }
5855         } else  {
5856                 /*
5857                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5858                  * span the current group.
5859                  */ 
5860
5861                 group = child->groups;
5862                 do {
5863                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5864                         capacity += group->sgc->capacity;
5865                         group = group->next;
5866                 } while (group != child->groups);
5867         }
5868
5869         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5870         sdg->sgc->capacity = capacity;
5871 }
5872
5873 /*
5874  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5875  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5876  * which on its own isn't powerful enough.
5877  *
5878  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5879  */
5880 static inline int
5881 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5882 {
5883         /*
5884          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5885          */
5886         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5887                 return 0;
5888
5889         /*
5890          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5891          */
5892         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5893                 return 1;
5894
5895         return 0;
5896 }
5897
5898 /*
5899  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5900  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5901  *
5902  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5903  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5904  * Something like:
5905  *
5906  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5907  *              *     * * *
5908  *
5909  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5910  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5911  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5912  *
5913  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5914  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5915  * moving tasks due to affinity constraints.
5916  *
5917  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5918  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5919  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5920  * to create an effective group imbalance.
5921  *
5922  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5923  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5924  * subtle and fragile situation.
5925  */
5926
5927 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5928 {
5929         return group->sgc->imbalance;
5930 }
5931
5932 /*
5933  * Compute the group capacity factor.
5934  *
5935  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5936  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5937  * and limit unit capacity with that.
5938  */
5939 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5940 {
5941         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5942         unsigned int capacity, capacity_orig;
5943
5944         capacity = group->sgc->capacity;
5945         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5946         cpus = group->group_weight;
5947
5948         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5949         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5950         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5951
5952         capacity_factor = min_t(unsigned,
5953                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5954         if (!capacity_factor)
5955                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5956
5957         return capacity_factor;
5958 }
5959
5960 static enum group_type
5961 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
5962 {
5963         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5964                 return group_overloaded;
5965
5966         if (sg_imbalanced(group))
5967                 return group_imbalanced;
5968
5969         return group_other;
5970 }
5971
5972 /**
5973  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5974  * @env: The load balancing environment.
5975  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5976  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5977  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5978  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5979  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
5980  */
5981 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5982                         struct sched_group *group, int load_idx,
5983                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
5984                         bool *overload)
5985 {
5986         unsigned long load;
5987         int i;
5988
5989         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5990
5991         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5992                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5993
5994                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5995                 if (local_group)
5996                         load = target_load(i, load_idx);
5997                 else
5998                         load = source_load(i, load_idx);
5999
6000                 sgs->group_load += load;
6001                 sgs->sum_nr_running += rq->nr_running;
6002
6003                 if (rq->nr_running > 1)
6004                         *overload = true;
6005
6006 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6007                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6008                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6009 #endif
6010                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6011                 if (idle_cpu(i))
6012                         sgs->idle_cpus++;
6013         }
6014
6015         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6016         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6017         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6018
6019         if (sgs->sum_nr_running)
6020                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6021
6022         sgs->group_weight = group->group_weight;
6023         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6024         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6025
6026         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6027                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6028 }
6029
6030 /**
6031  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6032  * @env: The load balancing environment.
6033  * @sds: sched_domain statistics
6034  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6035  * @sgs: sched_group statistics
6036  *
6037  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6038  * busiest group.
6039  *
6040  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6041  * busiest group. %false otherwise.
6042  */
6043 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6044                                    struct sd_lb_stats *sds,
6045                                    struct sched_group *sg,
6046                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6047 {
6048         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6049
6050         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6051                 return true;
6052
6053         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6054                 return false;
6055
6056         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6057                 return false;
6058
6059         /* This is the busiest node in its class. */
6060         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6061                 return true;
6062
6063         /*
6064          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6065          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6066          * higher than ourself as busy.
6067          */
6068         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6069                 if (!sds->busiest)
6070                         return true;
6071
6072                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6073                         return true;
6074         }
6075
6076         return false;
6077 }
6078
6079 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6080 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6081 {
6082         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6083                 return regular;
6084         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6085                 return remote;
6086         return all;
6087 }
6088
6089 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6090 {
6091         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6092                 return regular;
6093         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6094                 return remote;
6095         return all;
6096 }
6097 #else
6098 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6099 {
6100         return all;
6101 }
6102
6103 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6104 {
6105         return regular;
6106 }
6107 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6108
6109 /**
6110  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6111  * @env: The load balancing environment.
6112  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6113  */
6114 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6115 {
6116         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6117         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6118         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6119         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6120         bool overload = false;
6121
6122         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6123                 prefer_sibling = 1;
6124
6125         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6126
6127         do {
6128                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6129                 int local_group;
6130
6131                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6132                 if (local_group) {
6133                         sds->local = sg;
6134                         sgs = &sds->local_stat;
6135
6136                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6137                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6138                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6139                 }
6140
6141                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6142                                                 &overload);
6143
6144                 if (local_group)
6145                         goto next_group;
6146
6147                 /*
6148                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6149                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6150                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6151                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6152                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6153                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6154                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6155                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6156                  */
6157                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6158                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6159                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6160
6161                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6162                         sds->busiest = sg;
6163                         sds->busiest_stat = *sgs;
6164                 }
6165
6166 next_group:
6167                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6168                 sds->total_load += sgs->group_load;
6169                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6170
6171                 sg = sg->next;
6172         } while (sg != env->sd->groups);
6173
6174         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6175                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6176
6177         if (!env->sd->parent) {
6178                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6179                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6180                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6181         }
6182
6183 }
6184
6185 /**
6186  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6187  *                      sched doman.
6188  *
6189  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6190  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6191  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6192  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6193  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6194  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6195  *
6196  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6197  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6198  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6199  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6200  * number.
6201  *
6202  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6203  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6204  *
6205  * @env: The load balancing environment.
6206  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6207  */
6208 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6209 {
6210         int busiest_cpu;
6211
6212         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6213                 return 0;
6214
6215         if (!sds->busiest)
6216                 return 0;
6217
6218         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6219         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6220                 return 0;
6221
6222         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6223                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6224                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6225
6226         return 1;
6227 }
6228
6229 /**
6230  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6231  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6232  *                      load balancing.
6233  * @env: The load balancing environment.
6234  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6235  */
6236 static inline
6237 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6238 {
6239         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6240         unsigned int imbn = 2;
6241         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6242         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6243
6244         local = &sds->local_stat;
6245         busiest = &sds->busiest_stat;
6246
6247         if (!local->sum_nr_running)
6248                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6249         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6250                 imbn = 1;
6251
6252         scaled_busy_load_per_task =
6253                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6254                 busiest->group_capacity;
6255
6256         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6257             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6258                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6259                 return;
6260         }
6261
6262         /*
6263          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6264          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6265          * moving them.
6266          */
6267
6268         capa_now += busiest->group_capacity *
6269                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6270         capa_now += local->group_capacity *
6271                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6272         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6273
6274         /* Amount of load we'd subtract */
6275         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6276                 capa_move += busiest->group_capacity *
6277                             min(busiest->load_per_task,
6278                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6279         }
6280
6281         /* Amount of load we'd add */
6282         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6283             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6284                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6285                       local->group_capacity;
6286         } else {
6287                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6288                       local->group_capacity;
6289         }
6290         capa_move += local->group_capacity *
6291                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6292         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6293
6294         /* Move if we gain throughput */
6295         if (capa_move > capa_now)
6296                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6297 }
6298
6299 /**
6300  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6301  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6302  * @env: load balance environment
6303  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6304  */
6305 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6306 {
6307         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6308         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6309
6310         local = &sds->local_stat;
6311         busiest = &sds->busiest_stat;
6312
6313         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6314                 /*
6315                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6316                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6317                  */
6318                 busiest->load_per_task =
6319                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6320         }
6321
6322         /*
6323          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6324          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6325          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6326          */
6327         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6328             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6329                 env->imbalance = 0;
6330                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6331         }
6332
6333         /*
6334          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6335          */
6336         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6337             local->group_type   == group_overloaded) {
6338                 load_above_capacity =
6339                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6340
6341                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6342                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6343         }
6344
6345         /*
6346          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6347          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6348          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6349          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6350          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6351          * for the minimum possible imbalance.
6352          */
6353         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6354
6355         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6356         env->imbalance = min(
6357                 max_pull * busiest->group_capacity,
6358                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6359         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6360
6361         /*
6362          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6363          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6364          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6365          * moved
6366          */
6367         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6368                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6369 }
6370
6371 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6372
6373 /**
6374  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6375  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6376  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6377  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6378  * such a group exists.
6379  *
6380  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6381  * to restore balance.
6382  *
6383  * @env: The load balancing environment.
6384  *
6385  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6386  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6387  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6388  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6389  */
6390 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6391 {
6392         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6393         struct sd_lb_stats sds;
6394
6395         init_sd_lb_stats(&sds);
6396
6397         /*
6398          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6399          * this level.
6400          */
6401         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6402         local = &sds.local_stat;
6403         busiest = &sds.busiest_stat;
6404
6405         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6406             check_asym_packing(env, &sds))
6407                 return sds.busiest;
6408
6409         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6410         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6411                 goto out_balanced;
6412
6413         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6414                                                 / sds.total_capacity;
6415
6416         /*
6417          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6418          * work because they assume all things are equal, which typically
6419          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6420          */
6421         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6422                 goto force_balance;
6423
6424         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6425         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6426             !busiest->group_has_free_capacity)
6427                 goto force_balance;
6428
6429         /*
6430          * If the local group is more busy than the selected busiest group
6431          * don't try and pull any tasks.
6432          */
6433         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6434                 goto out_balanced;
6435
6436         /*
6437          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6438          * average load.
6439          */
6440         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6441                 goto out_balanced;
6442
6443         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6444                 /*
6445                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
6446                  * have more tasks than the number of available cpu's and
6447                  * there is no imbalance between this and busiest group
6448                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
6449                  */
6450                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
6451                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
6452                         goto out_balanced;
6453         } else {
6454                 /*
6455                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6456                  * imbalance_pct to be conservative.
6457                  */
6458                 if (100 * busiest->avg_load <=
6459                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6460                         goto out_balanced;
6461         }
6462
6463 force_balance:
6464         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6465         calculate_imbalance(env, &sds);
6466         return sds.busiest;
6467
6468 out_balanced:
6469         env->imbalance = 0;
6470         return NULL;
6471 }
6472
6473 /*
6474  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6475  */
6476 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6477                                      struct sched_group *group)
6478 {
6479         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6480         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6481         int i;
6482
6483         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6484                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6485                 enum fbq_type rt;
6486
6487                 rq = cpu_rq(i);
6488                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6489
6490                 /*
6491                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6492                  *  - regular: there are !numa tasks
6493                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6494                  *  - all:     there is no distinction
6495                  *
6496                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6497                  * ignore those when there's better options.
6498                  *
6499                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6500                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6501                  * queue by moving tasks around inside the node.
6502                  *
6503                  * If we cannot move enough load due to this classification
6504                  * the next pass will adjust the group classification and
6505                  * allow migration of more tasks.
6506                  *
6507                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6508                  */
6509                 if (rt > env->fbq_type)
6510                         continue;
6511
6512                 capacity = capacity_of(i);
6513                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6514                 if (!capacity_factor)
6515                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6516
6517                 wl = weighted_cpuload(i);
6518
6519                 /*
6520                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6521                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6522                  */
6523                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6524                         continue;
6525
6526                 /*
6527                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6528                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6529                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6530                  * potentially running at a lower capacity.
6531                  *
6532                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6533                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6534                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6535                  * our previous maximum.
6536                  */
6537                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6538                         busiest_load = wl;
6539                         busiest_capacity = capacity;
6540                         busiest = rq;
6541                 }
6542         }
6543
6544         return busiest;
6545 }
6546
6547 /*
6548  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6549  * so long as it is large enough.
6550  */
6551 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6552
6553 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6554 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6555
6556 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6557 {
6558         struct sched_domain *sd = env->sd;
6559
6560         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6561
6562                 /*
6563                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6564                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6565                  * lowest numbered CPUs.
6566                  */
6567                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6568                         return 1;
6569         }
6570
6571         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6572 }
6573
6574 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6575
6576 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6577 {
6578         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6579         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6580         int cpu, balance_cpu = -1;
6581
6582         /*
6583          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6584          * to do the newly idle load balance.
6585          */
6586         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6587                 return 1;
6588
6589         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6590         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6591         /* Try to find first idle cpu */
6592         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6593                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6594                         continue;
6595
6596                 balance_cpu = cpu;
6597                 break;
6598         }
6599
6600         if (balance_cpu == -1)
6601                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6602
6603         /*
6604          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6605          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6606          */
6607         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6608 }
6609
6610 /*
6611  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6612  * tasks if there is an imbalance.
6613  */
6614 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6615                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6616                         int *continue_balancing)
6617 {
6618         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6619         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6620         struct sched_group *group;
6621         struct rq *busiest;
6622         unsigned long flags;
6623         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6624
6625         struct lb_env env = {
6626                 .sd             = sd,
6627                 .dst_cpu        = this_cpu,
6628                 .dst_rq         = this_rq,
6629                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6630                 .idle           = idle,
6631                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6632                 .cpus           = cpus,
6633                 .fbq_type       = all,
6634                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6635         };
6636
6637         /*
6638          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6639          * other cpus in our group
6640          */
6641         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6642                 env.dst_grpmask = NULL;
6643
6644         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6645
6646         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6647
6648 redo:
6649         if (!should_we_balance(&env)) {
6650                 *continue_balancing = 0;
6651                 goto out_balanced;
6652         }
6653
6654         group = find_busiest_group(&env);
6655         if (!group) {
6656                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6657                 goto out_balanced;
6658         }
6659
6660         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6661         if (!busiest) {
6662                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6663                 goto out_balanced;
6664         }
6665
6666         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6667
6668         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6669
6670         ld_moved = 0;
6671         if (busiest->nr_running > 1) {
6672                 /*
6673                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6674                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6675                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6676                  * correctly treated as an imbalance.
6677                  */
6678                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6679                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6680                 env.src_rq    = busiest;
6681                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6682
6683 more_balance:
6684                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6685
6686                 /*
6687                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6688                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6689                  */
6690                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6691
6692                 /*
6693                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6694                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6695                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6696                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6697                  * See task_rq_lock() family for the details.
6698                  */
6699
6700                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6701
6702                 if (cur_ld_moved) {
6703                         attach_tasks(&env);
6704                         ld_moved += cur_ld_moved;
6705                 }
6706
6707                 local_irq_restore(flags);
6708
6709                 /*
6710                  * some other cpu did the load balance for us.
6711                  */
6712                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6713                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6714
6715                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6716                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6717                         goto more_balance;
6718                 }
6719
6720                 /*
6721                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6722                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6723                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6724                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6725                  * sched_group.
6726                  *
6727                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6728                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6729                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6730                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6731                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6732                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6733                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6734                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6735                  * This however should not happen so much in practice and
6736                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6737                  * excess load moved.
6738                  */
6739                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6740
6741                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6742                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6743
6744                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6745                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6746                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6747                         env.loop         = 0;
6748                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6749
6750                         /*
6751                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6752                          * need to continue with same src_cpu.
6753                          */
6754                         goto more_balance;
6755                 }
6756
6757                 /*
6758                  * We failed to reach balance because of affinity.
6759                  */
6760                 if (sd_parent) {
6761                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6762
6763                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6764                                 *group_imbalance = 1;
6765                         } else if (*group_imbalance)
6766                                 *group_imbalance = 0;
6767                 }
6768
6769                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6770                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6771                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6772                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6773                                 env.loop = 0;
6774                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6775                                 goto redo;
6776                         }
6777                         goto out_balanced;
6778                 }
6779         }
6780
6781         if (!ld_moved) {
6782                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6783                 /*
6784                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6785                  * We do not want newidle balance, which can be very
6786                  * frequent, pollute the failure counter causing
6787                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6788                  */
6789                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6790                         sd->nr_balance_failed++;
6791
6792                 if (need_active_balance(&env)) {
6793                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6794
6795                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6796                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6797                          * moved to this_cpu
6798                          */
6799                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6800                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6801                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6802                                                             flags);
6803                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6804                                 goto out_one_pinned;
6805                         }
6806
6807                         /*
6808                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6809                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6810                          * only after active load balance is finished.
6811                          */
6812                         if (!busiest->active_balance) {
6813                                 busiest->active_balance = 1;
6814                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6815                                 active_balance = 1;
6816                         }
6817                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6818
6819                         if (active_balance) {
6820                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6821                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6822                                         &busiest->active_balance_work);
6823                         }
6824
6825                         /*
6826                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6827                          * counter.
6828                          */
6829                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6830                 }
6831         } else
6832                 sd->nr_balance_failed = 0;
6833
6834         if (likely(!active_balance)) {
6835                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6836                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6837         } else {
6838                 /*
6839                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6840                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6841                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6842                  * detach_tasks).
6843                  */
6844                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6845                         sd->balance_interval *= 2;
6846         }
6847
6848         goto out;
6849
6850 out_balanced:
6851         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6852
6853         sd->nr_balance_failed = 0;
6854
6855 out_one_pinned:
6856         /* tune up the balancing interval */
6857         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6858                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6859                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6860                 sd->balance_interval *= 2;
6861
6862         ld_moved = 0;
6863 out:
6864         return ld_moved;
6865 }
6866
6867 static inline unsigned long
6868 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6869 {
6870         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6871
6872         if (cpu_busy)
6873                 interval *= sd->busy_factor;
6874
6875         /* scale ms to jiffies */
6876         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6877         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6878
6879         return interval;
6880 }
6881
6882 static inline void
6883 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6884 {
6885         unsigned long interval, next;
6886
6887         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6888         next = sd->last_balance + interval;
6889
6890         if (time_after(*next_balance, next))
6891                 *next_balance = next;
6892 }
6893
6894 /*
6895  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6896  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6897  */
6898 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6899 {
6900         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6901         int this_cpu = this_rq->cpu;
6902         struct sched_domain *sd;
6903         int pulled_task = 0;
6904         u64 curr_cost = 0;
6905
6906         idle_enter_fair(this_rq);
6907
6908         /*
6909          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6910          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6911          */
6912         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6913
6914         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6915             !this_rq->rd->overload) {
6916                 rcu_read_lock();
6917                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6918                 if (sd)
6919                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6920                 rcu_read_unlock();
6921
6922                 goto out;
6923         }
6924
6925         /*
6926          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6927          */
6928         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6929
6930         update_blocked_averages(this_cpu);
6931         rcu_read_lock();
6932         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6933                 int continue_balancing = 1;
6934                 u64 t0, domain_cost;
6935
6936                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6937                         continue;
6938
6939                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6940                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6941                         break;
6942                 }
6943
6944                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6945                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6946
6947                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6948                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6949                                                    &continue_balancing);
6950
6951                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6952                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6953                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6954
6955                         curr_cost += domain_cost;
6956                 }
6957
6958                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6959
6960                 /*
6961                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6962                  * now runnable tasks on this rq.
6963                  */
6964                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6965                         break;
6966         }
6967         rcu_read_unlock();
6968
6969         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6970
6971         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6972                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6973
6974         /*
6975          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
6976          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
6977          * pretend we pulled a task.
6978          */
6979         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
6980                 pulled_task = 1;
6981
6982 out:
6983         /* Move the next balance forward */
6984         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
6985                 this_rq->next_balance = next_balance;
6986
6987         /* Is there a task of a high priority class? */
6988         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
6989                 pulled_task = -1;
6990
6991         if (pulled_task) {
6992                 idle_exit_fair(this_rq);
6993                 this_rq->idle_stamp = 0;
6994         }
6995
6996         return pulled_task;
6997 }
6998
6999 /*
7000  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7001  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7002  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7003  * avoids physical / logical imbalances.
7004  */
7005 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7006 {
7007         struct rq *busiest_rq = data;
7008         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7009         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7010         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7011         struct sched_domain *sd;
7012         struct task_struct *p = NULL;
7013
7014         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7015
7016         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7017         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7018                      !busiest_rq->active_balance))
7019                 goto out_unlock;
7020
7021         /* Is there any task to move? */
7022         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7023                 goto out_unlock;
7024
7025         /*
7026          * This condition is "impossible", if it occurs
7027          * we need to fix it. Originally reported by
7028          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7029          */
7030         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7031
7032         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7033         rcu_read_lock();
7034         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7035                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7036                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7037                                 break;
7038         }
7039
7040         if (likely(sd)) {
7041                 struct lb_env env = {
7042                         .sd             = sd,
7043                         .dst_cpu        = target_cpu,
7044                         .dst_rq         = target_rq,
7045                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7046                         .src_rq         = busiest_rq,
7047                         .idle           = CPU_IDLE,
7048                 };
7049
7050                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7051
7052                 p = detach_one_task(&env);
7053                 if (p)
7054                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7055                 else
7056                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7057         }
7058         rcu_read_unlock();
7059 out_unlock:
7060         busiest_rq->active_balance = 0;
7061         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7062
7063         if (p)
7064                 attach_one_task(target_rq, p);
7065
7066         local_irq_enable();
7067
7068         return 0;
7069 }
7070
7071 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7072 {
7073         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7074 }
7075
7076 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7077 /*
7078  * idle load balancing details
7079  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7080  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7081  *   load balancing for all the idle CPUs.
7082  */
7083 static struct {
7084         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7085         atomic_t nr_cpus;
7086         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7087 } nohz ____cacheline_aligned;
7088
7089 static inline int find_new_ilb(void)
7090 {
7091         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7092
7093         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7094                 return ilb;
7095
7096         return nr_cpu_ids;
7097 }
7098
7099 /*
7100  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7101  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7102  * CPU (if there is one).
7103  */
7104 static void nohz_balancer_kick(void)
7105 {
7106         int ilb_cpu;
7107
7108         nohz.next_balance++;
7109
7110         ilb_cpu = find_new_ilb();
7111
7112         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7113                 return;
7114
7115         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7116                 return;
7117         /*
7118          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7119          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7120          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7121          * will be run before returning from the IPI.
7122          */
7123         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7124         return;
7125 }
7126
7127 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7128 {
7129         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7130                 /*
7131                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7132                  */
7133                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7134                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7135                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7136                 }
7137                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7138         }
7139 }
7140
7141 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7142 {
7143         struct sched_domain *sd;
7144         int cpu = smp_processor_id();
7145
7146         rcu_read_lock();
7147         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7148
7149         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7150                 goto unlock;
7151         sd->nohz_idle = 0;
7152
7153         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7154 unlock:
7155         rcu_read_unlock();
7156 }
7157
7158 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7159 {
7160         struct sched_domain *sd;
7161         int cpu = smp_processor_id();
7162
7163         rcu_read_lock();
7164         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7165
7166         if (!sd || sd->nohz_idle)
7167                 goto unlock;
7168         sd->nohz_idle = 1;
7169
7170         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7171 unlock:
7172         rcu_read_unlock();
7173 }
7174
7175 /*
7176  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7177  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7178  */
7179 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7180 {
7181         /*
7182          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7183          */
7184         if (!cpu_active(cpu))
7185                 return;
7186
7187         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7188                 return;
7189
7190         /*
7191          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7192          */
7193         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7194                 return;
7195
7196         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7197         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7198         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7199 }
7200
7201 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7202                                         unsigned long action, void *hcpu)
7203 {
7204         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7205         case CPU_DYING:
7206                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7207                 return NOTIFY_OK;
7208         default:
7209                 return NOTIFY_DONE;
7210         }
7211 }
7212 #endif
7213
7214 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7215
7216 /*
7217  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7218  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7219  */
7220 void update_max_interval(void)
7221 {
7222         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7223 }
7224
7225 /*
7226  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7227  * and initiates a balancing operation if so.
7228  *
7229  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7230  */
7231 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7232 {
7233         int continue_balancing = 1;
7234         int cpu = rq->cpu;
7235         unsigned long interval;
7236         struct sched_domain *sd;
7237         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7238         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7239         int update_next_balance = 0;
7240         int need_serialize, need_decay = 0;
7241         u64 max_cost = 0;
7242
7243         update_blocked_averages(cpu);
7244
7245         rcu_read_lock();
7246         for_each_domain(cpu, sd) {
7247                 /*
7248                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7249                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7250                  */
7251                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7252                         sd->max_newidle_lb_cost =
7253                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7254                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7255                         need_decay = 1;
7256                 }
7257                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7258
7259                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7260                         continue;
7261
7262                 /*
7263                  * Stop the load balance at this level. There is another
7264                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7265                  * actively.
7266                  */
7267                 if (!continue_balancing) {
7268                         if (need_decay)
7269                                 continue;
7270                         break;
7271                 }
7272
7273                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7274
7275                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7276                 if (need_serialize) {
7277                         if (!spin_trylock(&balancing))
7278                                 goto out;
7279                 }
7280
7281                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7282                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7283                                 /*
7284                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7285                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7286                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7287                                  */
7288                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7289                         }
7290                         sd->last_balance = jiffies;
7291                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7292                 }
7293                 if (need_serialize)
7294                         spin_unlock(&balancing);
7295 out:
7296                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7297                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7298                         update_next_balance = 1;
7299                 }
7300         }
7301         if (need_decay) {
7302                 /*
7303                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7304                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7305                  */
7306                 rq->max_idle_balance_cost =
7307                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7308         }
7309         rcu_read_unlock();
7310
7311         /*
7312          * next_balance will be updated only when there is a need.
7313          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7314          * updated.
7315          */
7316         if (likely(update_next_balance))
7317                 rq->next_balance = next_balance;
7318 }
7319
7320 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7321 /*
7322  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7323  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7324  */
7325 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7326 {
7327         int this_cpu = this_rq->cpu;
7328         struct rq *rq;
7329         int balance_cpu;
7330
7331         if (idle != CPU_IDLE ||
7332             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7333                 goto end;
7334
7335         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7336                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7337                         continue;
7338
7339                 /*
7340                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7341                  * work being done for other cpus. Next load
7342                  * balancing owner will pick it up.
7343                  */
7344                 if (need_resched())
7345                         break;
7346
7347                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7348
7349                 /*
7350                  * If time for next balance is due,
7351                  * do the balance.
7352                  */
7353                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7354                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7355                         update_rq_clock(rq);
7356                         update_idle_cpu_load(rq);
7357                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7358                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7359                 }
7360
7361                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7362                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7363         }
7364         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7365 end:
7366         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7367 }
7368
7369 /*
7370  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7371  * of an idle cpu is the system.
7372  *   - This rq has more than one task.
7373  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7374  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7375  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7376  *     domain span are idle.
7377  */
7378 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7379 {
7380         unsigned long now = jiffies;
7381         struct sched_domain *sd;
7382         struct sched_group_capacity *sgc;
7383         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7384
7385         if (unlikely(rq->idle_balance))
7386                 return 0;
7387
7388        /*
7389         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7390         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7391         */
7392         set_cpu_sd_state_busy();
7393         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7394
7395         /*
7396          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7397          * balancing.
7398          */
7399         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7400                 return 0;
7401
7402         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7403                 return 0;
7404
7405         if (rq->nr_running >= 2)
7406                 goto need_kick;
7407
7408         rcu_read_lock();
7409         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7410
7411         if (sd) {
7412                 sgc = sd->groups->sgc;
7413                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7414
7415                 if (nr_busy > 1)
7416                         goto need_kick_unlock;
7417         }
7418
7419         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7420
7421         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7422                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7423                 goto need_kick_unlock;
7424
7425         rcu_read_unlock();
7426         return 0;
7427
7428 need_kick_unlock:
7429         rcu_read_unlock();
7430 need_kick:
7431         return 1;
7432 }
7433 #else
7434 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7435 #endif
7436
7437 /*
7438  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7439  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7440  */
7441 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7442 {
7443         struct rq *this_rq = this_rq();
7444         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7445                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7446
7447         rebalance_domains(this_rq, idle);
7448
7449         /*
7450          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7451          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7452          * stopped.
7453          */
7454         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7455 }
7456
7457 /*
7458  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7459  */
7460 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7461 {
7462         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7463         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7464                 return;
7465
7466         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7467                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7468 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7469         if (nohz_kick_needed(rq))
7470                 nohz_balancer_kick();
7471 #endif
7472 }
7473
7474 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7475 {
7476         update_sysctl();
7477
7478         update_runtime_enabled(rq);
7479 }
7480
7481 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7482 {
7483         update_sysctl();
7484
7485         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7486         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7487 }
7488
7489 #endif /* CONFIG_SMP */
7490
7491 /*
7492  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7493  */
7494 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7495 {
7496         struct cfs_rq *cfs_rq;
7497         struct sched_entity *se = &curr->se;
7498
7499         for_each_sched_entity(se) {
7500                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7501                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7502         }
7503
7504         if (numabalancing_enabled)
7505                 task_tick_numa(rq, curr);
7506
7507         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7508 }
7509
7510 /*
7511  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7512  *  - child not yet on the tasklist
7513  *  - preemption disabled
7514  */
7515 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7516 {
7517         struct cfs_rq *cfs_rq;
7518         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7519         int this_cpu = smp_processor_id();
7520         struct rq *rq = this_rq();
7521         unsigned long flags;
7522
7523         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7524
7525         update_rq_clock(rq);
7526
7527         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7528         curr = cfs_rq->curr;
7529
7530         /*
7531          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7532          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7533          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7534          * of child point to valid ones.
7535          */
7536         rcu_read_lock();
7537         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7538         rcu_read_unlock();
7539
7540         update_curr(cfs_rq);
7541
7542         if (curr)
7543                 se->vruntime = curr->vruntime;
7544         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7545
7546         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7547                 /*
7548                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7549                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7550                  */
7551                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7552                 resched_curr(rq);
7553         }
7554
7555         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7556
7557         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7558 }
7559
7560 /*
7561  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7562  * the current task.
7563  */
7564 static void
7565 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7566 {
7567         if (!task_on_rq_queued(p))
7568                 return;
7569
7570         /*
7571          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7572          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7573          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7574          */
7575         if (rq->curr == p) {
7576                 if (p->prio > oldprio)
7577                         resched_curr(rq);
7578         } else
7579                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7580 }
7581
7582 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7583 {
7584         struct sched_entity *se = &p->se;
7585         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7586
7587         /*
7588          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7589          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7590          * do the right thing.
7591          *
7592          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7593          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7594          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7595          */
7596         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7597                 /*
7598                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7599                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7600                  */
7601                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7602                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7603         }
7604
7605 #ifdef CONFIG_SMP
7606         /*
7607         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7608         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7609         * switch back.
7610         */
7611         if (se->avg.decay_count) {
7612                 __synchronize_entity_decay(se);
7613                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7614         }
7615 #endif
7616 }
7617
7618 /*
7619  * We switched to the sched_fair class.
7620  */
7621 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7622 {
7623 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7624         struct sched_entity *se = &p->se;
7625         /*
7626          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7627          * class maintain depth value), reset depth properly.
7628          */
7629         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7630 #endif
7631         if (!task_on_rq_queued(p))
7632                 return;
7633
7634         /*
7635          * We were most likely switched from sched_rt, so
7636          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7637          * if we can still preempt the current task.
7638          */
7639         if (rq->curr == p)
7640                 resched_curr(rq);
7641         else
7642                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7643 }
7644
7645 /* Account for a task changing its policy or group.
7646  *
7647  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7648  * migrates between groups/classes.
7649  */
7650 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7651 {
7652         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7653
7654         for_each_sched_entity(se) {
7655                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7656
7657                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7658                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7659                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7660         }
7661 }
7662
7663 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7664 {
7665         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7666         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7667 #ifndef CONFIG_64BIT
7668         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7669 #endif
7670 #ifdef CONFIG_SMP
7671         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7672         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7673 #endif
7674 }
7675
7676 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7677 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7678 {
7679         struct sched_entity *se = &p->se;
7680         struct cfs_rq *cfs_rq;
7681
7682         /*
7683          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7684          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7685          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7686          * bonus in place_entity()).
7687          *
7688          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7689          * ->vruntime to a relative base.
7690          *
7691          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7692          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7693          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7694          */
7695         /*
7696          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7697          * But there are some cases where it has already been normalized:
7698          *
7699          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7700          *   wake_up_new_task().
7701          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7702          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7703          *
7704          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7705          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7706          */
7707         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7708                 queued = 1;
7709
7710         if (!queued)
7711                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7712         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7713         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7714         if (!queued) {
7715                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7716                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7717 #ifdef CONFIG_SMP
7718                 /*
7719                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7720                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7721                  * decay.
7722                  */
7723                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7724                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7725 #endif
7726         }
7727 }
7728
7729 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7730 {
7731         int i;
7732
7733         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7734
7735         for_each_possible_cpu(i) {
7736                 if (tg->cfs_rq)
7737                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7738                 if (tg->se)
7739                         kfree(tg->se[i]);
7740         }
7741
7742         kfree(tg->cfs_rq);
7743         kfree(tg->se);
7744 }
7745
7746 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7747 {
7748         struct cfs_rq *cfs_rq;
7749         struct sched_entity *se;
7750         int i;
7751
7752         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7753         if (!tg->cfs_rq)
7754                 goto err;
7755         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7756         if (!tg->se)
7757                 goto err;
7758
7759         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7760
7761         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7762
7763         for_each_possible_cpu(i) {
7764                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7765                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7766                 if (!cfs_rq)
7767                         goto err;
7768
7769                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7770                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7771                 if (!se)
7772                         goto err_free_rq;
7773
7774                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7775                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7776         }
7777
7778         return 1;
7779
7780 err_free_rq:
7781         kfree(cfs_rq);
7782 err:
7783         return 0;
7784 }
7785
7786 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7787 {
7788         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7789         unsigned long flags;
7790
7791         /*
7792         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7793         * check on_list without danger of it being re-added.
7794         */
7795         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7796                 return;
7797
7798         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7799         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7800         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7801 }
7802
7803 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7804                         struct sched_entity *se, int cpu,
7805                         struct sched_entity *parent)
7806 {
7807         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7808
7809         cfs_rq->tg = tg;
7810         cfs_rq->rq = rq;
7811         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7812
7813         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7814         tg->se[cpu] = se;
7815
7816         /* se could be NULL for root_task_group */
7817         if (!se)
7818                 return;
7819
7820         if (!parent) {
7821                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7822                 se->depth = 0;
7823         } else {
7824                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7825                 se->depth = parent->depth + 1;
7826         }
7827
7828         se->my_q = cfs_rq;
7829         /* guarantee group entities always have weight */
7830         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7831         se->parent = parent;
7832 }
7833
7834 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7835
7836 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7837 {
7838         int i;
7839         unsigned long flags;
7840
7841         /*
7842          * We can't change the weight of the root cgroup.
7843          */
7844         if (!tg->se[0])
7845                 return -EINVAL;
7846
7847         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7848
7849         mutex_lock(&shares_mutex);
7850         if (tg->shares == shares)
7851                 goto done;
7852
7853         tg->shares = shares;
7854         for_each_possible_cpu(i) {
7855                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7856                 struct sched_entity *se;
7857
7858                 se = tg->se[i];
7859                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7860                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7861
7862                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7863                 update_rq_clock(rq);
7864                 for_each_sched_entity(se)
7865                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7866                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7867         }
7868
7869 done:
7870         mutex_unlock(&shares_mutex);
7871         return 0;
7872 }
7873 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7874
7875 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7876
7877 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7878 {
7879         return 1;
7880 }
7881
7882 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7883
7884 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7885
7886
7887 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7888 {
7889         struct sched_entity *se = &task->se;
7890         unsigned int rr_interval = 0;
7891
7892         /*
7893          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7894          * idle runqueue:
7895          */
7896         if (rq->cfs.load.weight)
7897                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7898
7899         return rr_interval;
7900 }
7901
7902 /*
7903  * All the scheduling class methods:
7904  */
7905 const struct sched_class fair_sched_class = {
7906         .next                   = &idle_sched_class,
7907         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7908         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7909         .yield_task             = yield_task_fair,
7910         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7911
7912         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7913
7914         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7915         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7916
7917 #ifdef CONFIG_SMP
7918         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7919         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7920
7921         .rq_online              = rq_online_fair,
7922         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7923
7924         .task_waking            = task_waking_fair,
7925 #endif
7926
7927         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7928         .task_tick              = task_tick_fair,
7929         .task_fork              = task_fork_fair,
7930
7931         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7932         .switched_from          = switched_from_fair,
7933         .switched_to            = switched_to_fair,
7934
7935         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7936
7937 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7938         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7939 #endif
7940 };
7941
7942 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7943 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7944 {
7945         struct cfs_rq *cfs_rq;
7946
7947         rcu_read_lock();
7948         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7949                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7950         rcu_read_unlock();
7951 }
7952 #endif
7953
7954 __init void init_sched_fair_class(void)
7955 {
7956 #ifdef CONFIG_SMP
7957         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7958
7959 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7960         nohz.next_balance = jiffies;
7961         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7962         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7963 #endif
7964 #endif /* SMP */
7965
7966 }