sched: Fix imbalance flag reset
[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 int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
669 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
670
671 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
672
673 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
674 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
675 {
676         u32 slice;
677
678         p->se.avg.decay_count = 0;
679         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
680         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
681         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
682         __update_task_entity_contrib(&p->se);
683 }
684 #else
685 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
686 {
687 }
688 #endif
689
690 /*
691  * Update the current task's runtime statistics.
692  */
693 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
694 {
695         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
696         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
697         u64 delta_exec;
698
699         if (unlikely(!curr))
700                 return;
701
702         delta_exec = now - curr->exec_start;
703         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
704                 return;
705
706         curr->exec_start = now;
707
708         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
709                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
710
711         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
712         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
713
714         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
715         update_min_vruntime(cfs_rq);
716
717         if (entity_is_task(curr)) {
718                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
719
720                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
721                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
722                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
723         }
724
725         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
726 }
727
728 static inline void
729 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
730 {
731         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
732 }
733
734 /*
735  * Task is being enqueued - update stats:
736  */
737 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
738 {
739         /*
740          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
741          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
742          */
743         if (se != cfs_rq->curr)
744                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
745 }
746
747 static void
748 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
749 {
750         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
751                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
752         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
753         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
754                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
755 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
756         if (entity_is_task(se)) {
757                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
758                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
759         }
760 #endif
761         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
762 }
763
764 static inline void
765 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
766 {
767         /*
768          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
769          * waiting task:
770          */
771         if (se != cfs_rq->curr)
772                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
773 }
774
775 /*
776  * We are picking a new current task - update its stats:
777  */
778 static inline void
779 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
780 {
781         /*
782          * We are starting a new run period:
783          */
784         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
785 }
786
787 /**************************************************
788  * Scheduling class queueing methods:
789  */
790
791 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
792 /*
793  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
794  * calculated based on the tasks virtual memory size and
795  * numa_balancing_scan_size.
796  */
797 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
798 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
799
800 /* Portion of address space to scan in MB */
801 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
802
803 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
804 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
805
806 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
807 {
808         unsigned long rss = 0;
809         unsigned long nr_scan_pages;
810
811         /*
812          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
813          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
814          * on resident pages
815          */
816         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
817         rss = get_mm_rss(p->mm);
818         if (!rss)
819                 rss = nr_scan_pages;
820
821         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
822         return rss / nr_scan_pages;
823 }
824
825 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
826 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
827
828 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
829 {
830         unsigned int scan, floor;
831         unsigned int windows = 1;
832
833         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
834                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
835         floor = 1000 / windows;
836
837         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
838         return max_t(unsigned int, floor, scan);
839 }
840
841 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
842 {
843         unsigned int smin = task_scan_min(p);
844         unsigned int smax;
845
846         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
847         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
848         return max(smin, smax);
849 }
850
851 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
852 {
853         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
854         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
855 }
856
857 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
858 {
859         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
860         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
861 }
862
863 struct numa_group {
864         atomic_t refcount;
865
866         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
867         int nr_tasks;
868         pid_t gid;
869         struct list_head task_list;
870
871         struct rcu_head rcu;
872         nodemask_t active_nodes;
873         unsigned long total_faults;
874         /*
875          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
876          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
877          * more by CPU use than by memory faults.
878          */
879         unsigned long *faults_cpu;
880         unsigned long faults[0];
881 };
882
883 /* Shared or private faults. */
884 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
885
886 /* Memory and CPU locality */
887 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
888
889 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
890 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
891
892 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
893 {
894         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
895 }
896
897 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
898 {
899         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * nid + priv;
900 }
901
902 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
903 {
904         if (!p->numa_faults_memory)
905                 return 0;
906
907         return p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 0)] +
908                 p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 1)];
909 }
910
911 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
912 {
913         if (!p->numa_group)
914                 return 0;
915
916         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
917                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
918 }
919
920 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
921 {
922         return group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 0)] +
923                 group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 1)];
924 }
925
926 /*
927  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
928  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
929  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
930  * evenly spread out between numa nodes.
931  */
932 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
933 {
934         unsigned long total_faults;
935
936         if (!p->numa_faults_memory)
937                 return 0;
938
939         total_faults = p->total_numa_faults;
940
941         if (!total_faults)
942                 return 0;
943
944         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
945 }
946
947 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
948 {
949         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
950                 return 0;
951
952         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
953 }
954
955 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
956                                 int src_nid, int dst_cpu)
957 {
958         struct numa_group *ng = p->numa_group;
959         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
960         int last_cpupid, this_cpupid;
961
962         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
963
964         /*
965          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
966          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
967          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
968          *
969          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
970          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
971          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
972          *
973          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
974          * same result twice in a row, given these samples are fully
975          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
976          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
977          *
978          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
979          * act on an unlikely task<->page relation.
980          */
981         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
982         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
983                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
984                 return false;
985
986         /* Always allow migrate on private faults */
987         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
988                 return true;
989
990         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
991         if (!ng)
992                 return true;
993
994         /*
995          * Do not migrate if the destination is not a node that
996          * is actively used by this numa group.
997          */
998         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
999                 return false;
1000
1001         /*
1002          * Source is a node that is not actively used by this
1003          * numa group, while the destination is. Migrate.
1004          */
1005         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1006                 return true;
1007
1008         /*
1009          * Both source and destination are nodes in active
1010          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1011          * by migrating from more heavily used groups, to less
1012          * heavily used ones, spreading the load around.
1013          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1014          */
1015         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1016 }
1017
1018 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1019 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1020 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1021 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1022 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1023
1024 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1025 struct numa_stats {
1026         unsigned long nr_running;
1027         unsigned long load;
1028
1029         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1030         unsigned long compute_capacity;
1031
1032         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1033         unsigned long task_capacity;
1034         int has_free_capacity;
1035 };
1036
1037 /*
1038  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1039  */
1040 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1041 {
1042         int smt, cpu, cpus = 0;
1043         unsigned long capacity;
1044
1045         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1046         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1047                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1048
1049                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1050                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1051                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1052
1053                 cpus++;
1054         }
1055
1056         /*
1057          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1058          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1059          * not find this node attractive.
1060          *
1061          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1062          * imbalance and bail there.
1063          */
1064         if (!cpus)
1065                 return;
1066
1067         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1068         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1069         capacity = cpus / smt; /* cores */
1070
1071         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1072                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1073         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1074 }
1075
1076 struct task_numa_env {
1077         struct task_struct *p;
1078
1079         int src_cpu, src_nid;
1080         int dst_cpu, dst_nid;
1081
1082         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1083
1084         int imbalance_pct;
1085
1086         struct task_struct *best_task;
1087         long best_imp;
1088         int best_cpu;
1089 };
1090
1091 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1092                              struct task_struct *p, long imp)
1093 {
1094         if (env->best_task)
1095                 put_task_struct(env->best_task);
1096         if (p)
1097                 get_task_struct(p);
1098
1099         env->best_task = p;
1100         env->best_imp = imp;
1101         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1102 }
1103
1104 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1105                                 struct task_numa_env *env)
1106 {
1107         long imb, old_imb;
1108         long orig_src_load, orig_dst_load;
1109         long src_capacity, dst_capacity;
1110
1111         /*
1112          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1113          *
1114          * src_load        dst_load
1115          * ------------ vs ---------
1116          * src_capacity    dst_capacity
1117          */
1118         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1119         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1120
1121         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1122         if (dst_load < src_load)
1123                 swap(dst_load, src_load);
1124
1125         /* Is the difference below the threshold? */
1126         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1127               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1128         if (imb <= 0)
1129                 return false;
1130
1131         /*
1132          * The imbalance is above the allowed threshold.
1133          * Compare it with the old imbalance.
1134          */
1135         orig_src_load = env->src_stats.load;
1136         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1137
1138         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1139                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1140
1141         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1142                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1143
1144         /* Would this change make things worse? */
1145         return (imb > old_imb);
1146 }
1147
1148 /*
1149  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1150  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1151  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1152  * be exchanged with the source task
1153  */
1154 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1155                               long taskimp, long groupimp)
1156 {
1157         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1158         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1159         struct task_struct *cur;
1160         long src_load, dst_load;
1161         long load;
1162         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1163         long moveimp = imp;
1164
1165         rcu_read_lock();
1166         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1167         if (cur->pid == 0) /* idle */
1168                 cur = NULL;
1169
1170         /*
1171          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1172          * source and destination node. Calculate the total differential for
1173          * the source task and potential destination task. The more negative
1174          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1175          * be incurred if the tasks were swapped.
1176          */
1177         if (cur) {
1178                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1179                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1180                         goto unlock;
1181
1182                 /*
1183                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1184                  * in any group then look only at task weights.
1185                  */
1186                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1187                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1188                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1189                         /*
1190                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1191                          * tasks within a group over tiny differences.
1192                          */
1193                         if (cur->numa_group)
1194                                 imp -= imp/16;
1195                 } else {
1196                         /*
1197                          * Compare the group weights. If a task is all by
1198                          * itself (not part of a group), use the task weight
1199                          * instead.
1200                          */
1201                         if (cur->numa_group)
1202                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1203                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1204                         else
1205                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1206                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1207                 }
1208         }
1209
1210         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1211                 goto unlock;
1212
1213         if (!cur) {
1214                 /* Is there capacity at our destination? */
1215                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1216                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1217                         goto unlock;
1218
1219                 goto balance;
1220         }
1221
1222         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1223         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1224                         dst_rq->nr_running == 1)
1225                 goto assign;
1226
1227         /*
1228          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1229          */
1230 balance:
1231         load = task_h_load(env->p);
1232         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1233         src_load = env->src_stats.load - load;
1234
1235         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1236                 /*
1237                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1238                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1239                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1240                  * so an actually idle CPU will win.
1241                  */
1242                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1243                         imp = moveimp - 1;
1244                         cur = NULL;
1245                         goto assign;
1246                 }
1247         }
1248
1249         if (imp <= env->best_imp)
1250                 goto unlock;
1251
1252         if (cur) {
1253                 load = task_h_load(cur);
1254                 dst_load -= load;
1255                 src_load += load;
1256         }
1257
1258         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1259                 goto unlock;
1260
1261         /*
1262          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1263          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1264          */
1265         if (!cur)
1266                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1267
1268 assign:
1269         task_numa_assign(env, cur, imp);
1270 unlock:
1271         rcu_read_unlock();
1272 }
1273
1274 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1275                                 long taskimp, long groupimp)
1276 {
1277         int cpu;
1278
1279         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1280                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1281                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1282                         continue;
1283
1284                 env->dst_cpu = cpu;
1285                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1286         }
1287 }
1288
1289 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1290 {
1291         struct task_numa_env env = {
1292                 .p = p,
1293
1294                 .src_cpu = task_cpu(p),
1295                 .src_nid = task_node(p),
1296
1297                 .imbalance_pct = 112,
1298
1299                 .best_task = NULL,
1300                 .best_imp = 0,
1301                 .best_cpu = -1
1302         };
1303         struct sched_domain *sd;
1304         unsigned long taskweight, groupweight;
1305         int nid, ret;
1306         long taskimp, groupimp;
1307
1308         /*
1309          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1310          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1311          *
1312          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1313          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1314          * to satisfy here.
1315          */
1316         rcu_read_lock();
1317         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1318         if (sd)
1319                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1320         rcu_read_unlock();
1321
1322         /*
1323          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1324          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1325          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1326          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1327          */
1328         if (unlikely(!sd)) {
1329                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1330                 return -EINVAL;
1331         }
1332
1333         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1334         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1335         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1336         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1337         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1338         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1339         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1340
1341         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1342         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1343
1344         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1345         if (env.best_cpu == -1) {
1346                 for_each_online_node(nid) {
1347                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1348                                 continue;
1349
1350                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1351                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1352                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1353                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1354                                 continue;
1355
1356                         env.dst_nid = nid;
1357                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1358                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1359                 }
1360         }
1361
1362         /*
1363          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1364          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1365          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1366          * settle down.
1367          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1368          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1369          */
1370         if (p->numa_group) {
1371                 if (env.best_cpu == -1)
1372                         nid = env.src_nid;
1373                 else
1374                         nid = env.dst_nid;
1375
1376                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1377                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1378         }
1379
1380         /* No better CPU than the current one was found. */
1381         if (env.best_cpu == -1)
1382                 return -EAGAIN;
1383
1384         /*
1385          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1386          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1387          */
1388         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1389
1390         if (env.best_task == NULL) {
1391                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1392                 if (ret != 0)
1393                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1394                 return ret;
1395         }
1396
1397         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1398         if (ret != 0)
1399                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1400         put_task_struct(env.best_task);
1401         return ret;
1402 }
1403
1404 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1405 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1406 {
1407         unsigned long interval = HZ;
1408
1409         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1410         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults_memory))
1411                 return;
1412
1413         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1414         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1415         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1416
1417         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1418         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1419                 return;
1420
1421         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1422         task_numa_migrate(p);
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1427  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1428  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1429  * located.
1430  *
1431  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1432  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1433  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1434  * only removed when they drop below 3/16.
1435  */
1436 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1437 {
1438         unsigned long faults, max_faults = 0;
1439         int nid;
1440
1441         for_each_online_node(nid) {
1442                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1443                 if (faults > max_faults)
1444                         max_faults = faults;
1445         }
1446
1447         for_each_online_node(nid) {
1448                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1449                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1450                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1451                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1452                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1453                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1454         }
1455 }
1456
1457 /*
1458  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1459  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1460  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1461  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1462  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1463  */
1464 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1465 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1466
1467 /*
1468  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1469  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1470  * the page accesses are shared with other processes.
1471  * Otherwise, decrease the scan period.
1472  */
1473 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1474                         unsigned long shared, unsigned long private)
1475 {
1476         unsigned int period_slot;
1477         int ratio;
1478         int diff;
1479
1480         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1481         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1482
1483         /*
1484          * If there were no record hinting faults then either the task is
1485          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1486          * to automatic numa balancing. Scan slower
1487          */
1488         if (local + shared == 0) {
1489                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1490                         p->numa_scan_period << 1);
1491
1492                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1493                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1494
1495                 return;
1496         }
1497
1498         /*
1499          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1500          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1501          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1502          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1503          */
1504         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1505         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1506         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1507                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1508                 if (!slot)
1509                         slot = 1;
1510                 diff = slot * period_slot;
1511         } else {
1512                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1513
1514                 /*
1515                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1516                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1517                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1518                  * speaking the intent is that there is little point
1519                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1520                  * simply bounce migrations uselessly
1521                  */
1522                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1523                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1524         }
1525
1526         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1527                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1528         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1533  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1534  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1535  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1536  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1537  */
1538 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1539 {
1540         u64 runtime, delta, now;
1541         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1542         now = p->se.exec_start;
1543         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1544
1545         if (p->last_task_numa_placement) {
1546                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1547                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1548         } else {
1549                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1550                 *period = p->se.avg.runnable_avg_period;
1551         }
1552
1553         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1554         p->last_task_numa_placement = now;
1555
1556         return delta;
1557 }
1558
1559 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1560 {
1561         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1562         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1563         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1564         unsigned long total_faults;
1565         u64 runtime, period;
1566         spinlock_t *group_lock = NULL;
1567
1568         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1569         if (p->numa_scan_seq == seq)
1570                 return;
1571         p->numa_scan_seq = seq;
1572         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1573
1574         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1575                        p->numa_faults_locality[1];
1576         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1577
1578         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1579         if (p->numa_group) {
1580                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1581                 spin_lock_irq(group_lock);
1582         }
1583
1584         /* Find the node with the highest number of faults */
1585         for_each_online_node(nid) {
1586                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1587                 int priv, i;
1588
1589                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1590                         long diff, f_diff, f_weight;
1591
1592                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1593
1594                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1595                         diff = p->numa_faults_buffer_memory[i] - p->numa_faults_memory[i] / 2;
1596                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer_memory[i];
1597                         p->numa_faults_buffer_memory[i] = 0;
1598
1599                         /*
1600                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1601                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1602                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1603                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1604                          * faults are less important.
1605                          */
1606                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1607                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults_buffer_cpu[i]) /
1608                                    (total_faults + 1);
1609                         f_diff = f_weight - p->numa_faults_cpu[i] / 2;
1610                         p->numa_faults_buffer_cpu[i] = 0;
1611
1612                         p->numa_faults_memory[i] += diff;
1613                         p->numa_faults_cpu[i] += f_diff;
1614                         faults += p->numa_faults_memory[i];
1615                         p->total_numa_faults += diff;
1616                         if (p->numa_group) {
1617                                 /* safe because we can only change our own group */
1618                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1619                                 p->numa_group->faults_cpu[i] += f_diff;
1620                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1621                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1622                         }
1623                 }
1624
1625                 if (faults > max_faults) {
1626                         max_faults = faults;
1627                         max_nid = nid;
1628                 }
1629
1630                 if (group_faults > max_group_faults) {
1631                         max_group_faults = group_faults;
1632                         max_group_nid = nid;
1633                 }
1634         }
1635
1636         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1637
1638         if (p->numa_group) {
1639                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1640                 spin_unlock_irq(group_lock);
1641                 max_nid = max_group_nid;
1642         }
1643
1644         if (max_faults) {
1645                 /* Set the new preferred node */
1646                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1647                         sched_setnuma(p, max_nid);
1648
1649                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1650                         numa_migrate_preferred(p);
1651         }
1652 }
1653
1654 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1655 {
1656         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1657 }
1658
1659 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1660 {
1661         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1662                 kfree_rcu(grp, rcu);
1663 }
1664
1665 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1666                         int *priv)
1667 {
1668         struct numa_group *grp, *my_grp;
1669         struct task_struct *tsk;
1670         bool join = false;
1671         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1672         int i;
1673
1674         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1675                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1676                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1677
1678                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1679                 if (!grp)
1680                         return;
1681
1682                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1683                 spin_lock_init(&grp->lock);
1684                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1685                 grp->gid = p->pid;
1686                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1687                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1688                                                 nr_node_ids;
1689
1690                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1691
1692                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1693                         grp->faults[i] = p->numa_faults_memory[i];
1694
1695                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1696
1697                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1698                 grp->nr_tasks++;
1699                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1700         }
1701
1702         rcu_read_lock();
1703         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1704
1705         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1706                 goto no_join;
1707
1708         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1709         if (!grp)
1710                 goto no_join;
1711
1712         my_grp = p->numa_group;
1713         if (grp == my_grp)
1714                 goto no_join;
1715
1716         /*
1717          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1718          * the other task will join us.
1719          */
1720         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1721                 goto no_join;
1722
1723         /*
1724          * Tie-break on the grp address.
1725          */
1726         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1727                 goto no_join;
1728
1729         /* Always join threads in the same process. */
1730         if (tsk->mm == current->mm)
1731                 join = true;
1732
1733         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1734         if (flags & TNF_SHARED)
1735                 join = true;
1736
1737         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1738         *priv = !join;
1739
1740         if (join && !get_numa_group(grp))
1741                 goto no_join;
1742
1743         rcu_read_unlock();
1744
1745         if (!join)
1746                 return;
1747
1748         BUG_ON(irqs_disabled());
1749         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1750
1751         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1752                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1753                 grp->faults[i] += p->numa_faults_memory[i];
1754         }
1755         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1756         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1757
1758         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1759         my_grp->nr_tasks--;
1760         grp->nr_tasks++;
1761
1762         spin_unlock(&my_grp->lock);
1763         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1764
1765         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1766
1767         put_numa_group(my_grp);
1768         return;
1769
1770 no_join:
1771         rcu_read_unlock();
1772         return;
1773 }
1774
1775 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1776 {
1777         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1778         void *numa_faults = p->numa_faults_memory;
1779         unsigned long flags;
1780         int i;
1781
1782         if (grp) {
1783                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
1784                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1785                         grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1786                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1787
1788                 list_del(&p->numa_entry);
1789                 grp->nr_tasks--;
1790                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
1791                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1792                 put_numa_group(grp);
1793         }
1794
1795         p->numa_faults_memory = NULL;
1796         p->numa_faults_buffer_memory = NULL;
1797         p->numa_faults_cpu= NULL;
1798         p->numa_faults_buffer_cpu = NULL;
1799         kfree(numa_faults);
1800 }
1801
1802 /*
1803  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1804  */
1805 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
1806 {
1807         struct task_struct *p = current;
1808         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1809         int cpu_node = task_node(current);
1810         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
1811         int priv;
1812
1813         if (!numabalancing_enabled)
1814                 return;
1815
1816         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1817         if (!p->mm)
1818                 return;
1819
1820         /* Do not worry about placement if exiting */
1821         if (p->state == TASK_DEAD)
1822                 return;
1823
1824         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1825         if (unlikely(!p->numa_faults_memory)) {
1826                 int size = sizeof(*p->numa_faults_memory) *
1827                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
1828
1829                 p->numa_faults_memory = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1830                 if (!p->numa_faults_memory)
1831                         return;
1832
1833                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer_memory);
1834                 /*
1835                  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1836                  * occupy the first half of the array. The second half of the
1837                  * array is for current counters, which are averaged into the
1838                  * first set by task_numa_placement.
1839                  */
1840                 p->numa_faults_cpu = p->numa_faults_memory + (2 * nr_node_ids);
1841                 p->numa_faults_buffer_memory = p->numa_faults_memory + (4 * nr_node_ids);
1842                 p->numa_faults_buffer_cpu = p->numa_faults_memory + (6 * nr_node_ids);
1843                 p->total_numa_faults = 0;
1844                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1845         }
1846
1847         /*
1848          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1849          * to be private if the accessing pid has not changed
1850          */
1851         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1852                 priv = 1;
1853         } else {
1854                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1855                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1856                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1857         }
1858
1859         /*
1860          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
1861          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
1862          * actively using should be counted as local. This allows the
1863          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
1864          */
1865         if (!priv && !local && p->numa_group &&
1866                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
1867                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
1868                 local = 1;
1869
1870         task_numa_placement(p);
1871
1872         /*
1873          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1874          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1875          */
1876         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1877                 numa_migrate_preferred(p);
1878
1879         if (migrated)
1880                 p->numa_pages_migrated += pages;
1881
1882         p->numa_faults_buffer_memory[task_faults_idx(mem_node, priv)] += pages;
1883         p->numa_faults_buffer_cpu[task_faults_idx(cpu_node, priv)] += pages;
1884         p->numa_faults_locality[local] += pages;
1885 }
1886
1887 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1888 {
1889         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1890         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1891 }
1892
1893 /*
1894  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1895  * Triggered from task_tick_numa().
1896  */
1897 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1898 {
1899         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1900         struct task_struct *p = current;
1901         struct mm_struct *mm = p->mm;
1902         struct vm_area_struct *vma;
1903         unsigned long start, end;
1904         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1905         long pages;
1906
1907         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1908
1909         work->next = work; /* protect against double add */
1910         /*
1911          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1912          *
1913          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1914          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1915          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1916          * work.
1917          */
1918         if (p->flags & PF_EXITING)
1919                 return;
1920
1921         if (!mm->numa_next_scan) {
1922                 mm->numa_next_scan = now +
1923                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1924         }
1925
1926         /*
1927          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1928          */
1929         migrate = mm->numa_next_scan;
1930         if (time_before(now, migrate))
1931                 return;
1932
1933         if (p->numa_scan_period == 0) {
1934                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1935                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1936         }
1937
1938         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1939         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1940                 return;
1941
1942         /*
1943          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1944          * the next time around.
1945          */
1946         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1947
1948         start = mm->numa_scan_offset;
1949         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1950         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1951         if (!pages)
1952                 return;
1953
1954         down_read(&mm->mmap_sem);
1955         vma = find_vma(mm, start);
1956         if (!vma) {
1957                 reset_ptenuma_scan(p);
1958                 start = 0;
1959                 vma = mm->mmap;
1960         }
1961         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1962                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1963                         continue;
1964
1965                 /*
1966                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1967                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1968                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1969                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1970                  */
1971                 if (!vma->vm_mm ||
1972                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1973                         continue;
1974
1975                 /*
1976                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1977                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1978                  */
1979                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1980                         continue;
1981
1982                 do {
1983                         start = max(start, vma->vm_start);
1984                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1985                         end = min(end, vma->vm_end);
1986                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1987
1988                         /*
1989                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1990                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1991                          * address space is quickly skipped.
1992                          */
1993                         if (nr_pte_updates)
1994                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1995
1996                         start = end;
1997                         if (pages <= 0)
1998                                 goto out;
1999
2000                         cond_resched();
2001                 } while (end != vma->vm_end);
2002         }
2003
2004 out:
2005         /*
2006          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2007          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2008          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2009          * scanner to the start so check it now.
2010          */
2011         if (vma)
2012                 mm->numa_scan_offset = start;
2013         else
2014                 reset_ptenuma_scan(p);
2015         up_read(&mm->mmap_sem);
2016 }
2017
2018 /*
2019  * Drive the periodic memory faults..
2020  */
2021 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2022 {
2023         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2024         u64 period, now;
2025
2026         /*
2027          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2028          */
2029         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2030                 return;
2031
2032         /*
2033          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2034          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2035          * task needs to have done some actual work before we bother with
2036          * NUMA placement.
2037          */
2038         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2039         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2040
2041         if (now - curr->node_stamp > period) {
2042                 if (!curr->node_stamp)
2043                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2044                 curr->node_stamp += period;
2045
2046                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2047                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2048                         task_work_add(curr, work, true);
2049                 }
2050         }
2051 }
2052 #else
2053 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2054 {
2055 }
2056
2057 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2058 {
2059 }
2060
2061 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2062 {
2063 }
2064 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2065
2066 static void
2067 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2068 {
2069         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2070         if (!parent_entity(se))
2071                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2072 #ifdef CONFIG_SMP
2073         if (entity_is_task(se)) {
2074                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2075
2076                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2077                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2078         }
2079 #endif
2080         cfs_rq->nr_running++;
2081 }
2082
2083 static void
2084 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2085 {
2086         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2087         if (!parent_entity(se))
2088                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2089         if (entity_is_task(se)) {
2090                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2091                 list_del_init(&se->group_node);
2092         }
2093         cfs_rq->nr_running--;
2094 }
2095
2096 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2097 # ifdef CONFIG_SMP
2098 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2099 {
2100         long tg_weight;
2101
2102         /*
2103          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2104          * to gain a more accurate current total weight. See
2105          * update_cfs_rq_load_contribution().
2106          */
2107         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2108         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2109         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2110
2111         return tg_weight;
2112 }
2113
2114 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2115 {
2116         long tg_weight, load, shares;
2117
2118         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2119         load = cfs_rq->load.weight;
2120
2121         shares = (tg->shares * load);
2122         if (tg_weight)
2123                 shares /= tg_weight;
2124
2125         if (shares < MIN_SHARES)
2126                 shares = MIN_SHARES;
2127         if (shares > tg->shares)
2128                 shares = tg->shares;
2129
2130         return shares;
2131 }
2132 # else /* CONFIG_SMP */
2133 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2134 {
2135         return tg->shares;
2136 }
2137 # endif /* CONFIG_SMP */
2138 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2139                             unsigned long weight)
2140 {
2141         if (se->on_rq) {
2142                 /* commit outstanding execution time */
2143                 if (cfs_rq->curr == se)
2144                         update_curr(cfs_rq);
2145                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2146         }
2147
2148         update_load_set(&se->load, weight);
2149
2150         if (se->on_rq)
2151                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2152 }
2153
2154 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2155
2156 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2157 {
2158         struct task_group *tg;
2159         struct sched_entity *se;
2160         long shares;
2161
2162         tg = cfs_rq->tg;
2163         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2164         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2165                 return;
2166 #ifndef CONFIG_SMP
2167         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2168                 return;
2169 #endif
2170         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2171
2172         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2173 }
2174 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2175 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2176 {
2177 }
2178 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2179
2180 #ifdef CONFIG_SMP
2181 /*
2182  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2183  * Note: The tables below are dependent on this value.
2184  */
2185 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2186 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2187 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2188
2189 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2190 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2191         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2192         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2193         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2194         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2195         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2196         0x85aac367, 0x82cd8698,
2197 };
2198
2199 /*
2200  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2201  * over-estimates when re-combining.
2202  */
2203 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2204             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2205          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2206         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2207 };
2208
2209 /*
2210  * Approximate:
2211  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2212  */
2213 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2214 {
2215         unsigned int local_n;
2216
2217         if (!n)
2218                 return val;
2219         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2220                 return 0;
2221
2222         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2223         local_n = n;
2224
2225         /*
2226          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2227          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
2228          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
2229          *
2230          * To achieve constant time decay_load.
2231          */
2232         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2233                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2234                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2235         }
2236
2237         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2238         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2239         return val >> 32;
2240 }
2241
2242 /*
2243  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2244  * average will be: \Sum 1024*y^n
2245  *
2246  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2247  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2248  */
2249 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2250 {
2251         u32 contrib = 0;
2252
2253         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2254                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2255         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2256                 return LOAD_AVG_MAX;
2257
2258         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2259         do {
2260                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2261                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2262
2263                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2264         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2265
2266         contrib = decay_load(contrib, n);
2267         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2268 }
2269
2270 /*
2271  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2272  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2273  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2274  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2275  *
2276  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2277  *      p0            p1           p2
2278  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2279  *
2280  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2281  *
2282  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2283  * following representation of historical load:
2284  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2285  *
2286  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2287  *   y^32 = 0.5
2288  *
2289  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2290  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2291  * (u_0).
2292  *
2293  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2294  * sum again by y is sufficient to update:
2295  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2296  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2297  */
2298 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2299                                                         struct sched_avg *sa,
2300                                                         int runnable)
2301 {
2302         u64 delta, periods;
2303         u32 runnable_contrib;
2304         int delta_w, decayed = 0;
2305
2306         delta = now - sa->last_runnable_update;
2307         /*
2308          * This should only happen when time goes backwards, which it
2309          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2310          */
2311         if ((s64)delta < 0) {
2312                 sa->last_runnable_update = now;
2313                 return 0;
2314         }
2315
2316         /*
2317          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2318          * approximation of 1us and fast to compute.
2319          */
2320         delta >>= 10;
2321         if (!delta)
2322                 return 0;
2323         sa->last_runnable_update = now;
2324
2325         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2326         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2327         if (delta + delta_w >= 1024) {
2328                 /* period roll-over */
2329                 decayed = 1;
2330
2331                 /*
2332                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2333                  * out how much from delta we need to complete the current
2334                  * period and accrue it.
2335                  */
2336                 delta_w = 1024 - delta_w;
2337                 if (runnable)
2338                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2339                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2340
2341                 delta -= delta_w;
2342
2343                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2344                 periods = delta / 1024;
2345                 delta %= 1024;
2346
2347                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2348                                                   periods + 1);
2349                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2350                                                      periods + 1);
2351
2352                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2353                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2354                 if (runnable)
2355                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2356                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2357         }
2358
2359         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2360         if (runnable)
2361                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2362         sa->runnable_avg_period += delta;
2363
2364         return decayed;
2365 }
2366
2367 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2368 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2369 {
2370         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2371         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2372
2373         decays -= se->avg.decay_count;
2374         if (!decays)
2375                 return 0;
2376
2377         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2378         se->avg.decay_count = 0;
2379
2380         return decays;
2381 }
2382
2383 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2384 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2385                                                  int force_update)
2386 {
2387         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2388         long tg_contrib;
2389
2390         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2391         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2392
2393         if (!tg_contrib)
2394                 return;
2395
2396         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2397                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2398                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2399         }
2400 }
2401
2402 /*
2403  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2404  * representation for computing load contributions.
2405  */
2406 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2407                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2408 {
2409         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2410         long contrib;
2411
2412         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2413         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2414                           sa->runnable_avg_period + 1);
2415         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2416
2417         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2418                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2419                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2420         }
2421 }
2422
2423 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2424 {
2425         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2426         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2427         int runnable_avg;
2428
2429         u64 contrib;
2430
2431         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2432         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2433                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2434
2435         /*
2436          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2437          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2438          * load as a task of equal weight.
2439          *
2440          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2441          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2442          * lower-bound on the true value.
2443          *
2444          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2445          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2446          * understating by the aggregate of their overlap.
2447          *
2448          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2449          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2450          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2451          *
2452          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2453          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2454          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2455          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2456          * our upper bound of 1-cpu.
2457          */
2458         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2459         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2460                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2461                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2462         }
2463 }
2464
2465 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2466 {
2467         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2468         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2469 }
2470 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2471 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2472                                                  int force_update) {}
2473 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2474                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2475 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2476 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2477 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2478
2479 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2480 {
2481         u32 contrib;
2482
2483         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2484         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2485         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2486         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2487 }
2488
2489 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2490 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2491 {
2492         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2493
2494         if (entity_is_task(se)) {
2495                 __update_task_entity_contrib(se);
2496         } else {
2497                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2498                 __update_group_entity_contrib(se);
2499         }
2500
2501         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2502 }
2503
2504 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2505                                                  long load_contrib)
2506 {
2507         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2508                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2509         else
2510                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2511 }
2512
2513 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2514
2515 /* Update a sched_entity's runnable average */
2516 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2517                                           int update_cfs_rq)
2518 {
2519         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2520         long contrib_delta;
2521         u64 now;
2522
2523         /*
2524          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2525          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2526          */
2527         if (entity_is_task(se))
2528                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2529         else
2530                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2531
2532         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2533                 return;
2534
2535         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2536
2537         if (!update_cfs_rq)
2538                 return;
2539
2540         if (se->on_rq)
2541                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2542         else
2543                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2544 }
2545
2546 /*
2547  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2548  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2549  */
2550 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2551 {
2552         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2553         u64 decays;
2554
2555         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2556         if (!decays && !force_update)
2557                 return;
2558
2559         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2560                 unsigned long removed_load;
2561                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2562                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2563         }
2564
2565         if (decays) {
2566                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2567                                                       decays);
2568                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2569                 cfs_rq->last_decay = now;
2570         }
2571
2572         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2573 }
2574
2575 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2576 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2577                                                   struct sched_entity *se,
2578                                                   int wakeup)
2579 {
2580         /*
2581          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2582          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2583          * accumulated while sleeping.
2584          *
2585          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2586          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2587          * constructed load_avg_contrib.
2588          */
2589         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2590                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2591                 if (se->avg.decay_count) {
2592                         /*
2593                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2594                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2595                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2596                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2597                          * approximate this using our carried decays, which are
2598                          * explicitly atomically readable.
2599                          */
2600                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2601                                                         << 20;
2602                         update_entity_load_avg(se, 0);
2603                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2604                         se->avg.decay_count = 0;
2605                 }
2606                 wakeup = 0;
2607         } else {
2608                 __synchronize_entity_decay(se);
2609         }
2610
2611         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2612         if (wakeup) {
2613                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2614                 update_entity_load_avg(se, 0);
2615         }
2616
2617         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2618         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2619         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2620 }
2621
2622 /*
2623  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2624  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2625  * blocked_load_avg.
2626  */
2627 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2628                                                   struct sched_entity *se,
2629                                                   int sleep)
2630 {
2631         update_entity_load_avg(se, 1);
2632         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2633         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2634
2635         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2636         if (sleep) {
2637                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2638                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2639         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2640 }
2641
2642 /*
2643  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2644  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2645  * be the only way to update the runnable statistic.
2646  */
2647 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2648 {
2649         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2650 }
2651
2652 /*
2653  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2654  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2655  * be the only way to update the runnable statistic.
2656  */
2657 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2658 {
2659         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2660 }
2661
2662 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2663
2664 #else /* CONFIG_SMP */
2665
2666 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2667                                           int update_cfs_rq) {}
2668 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2669 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2670                                            struct sched_entity *se,
2671                                            int wakeup) {}
2672 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2673                                            struct sched_entity *se,
2674                                            int sleep) {}
2675 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2676                                               int force_update) {}
2677
2678 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2679 {
2680         return 0;
2681 }
2682
2683 #endif /* CONFIG_SMP */
2684
2685 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2686 {
2687 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2688         struct task_struct *tsk = NULL;
2689
2690         if (entity_is_task(se))
2691                 tsk = task_of(se);
2692
2693         if (se->statistics.sleep_start) {
2694                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2695
2696                 if ((s64)delta < 0)
2697                         delta = 0;
2698
2699                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2700                         se->statistics.sleep_max = delta;
2701
2702                 se->statistics.sleep_start = 0;
2703                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2704
2705                 if (tsk) {
2706                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2707                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2708                 }
2709         }
2710         if (se->statistics.block_start) {
2711                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2712
2713                 if ((s64)delta < 0)
2714                         delta = 0;
2715
2716                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2717                         se->statistics.block_max = delta;
2718
2719                 se->statistics.block_start = 0;
2720                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2721
2722                 if (tsk) {
2723                         if (tsk->in_iowait) {
2724                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2725                                 se->statistics.iowait_count++;
2726                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2727                         }
2728
2729                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2730
2731                         /*
2732                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2733                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2734                          * amount of time that the task spent sleeping:
2735                          */
2736                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2737                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2738                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2739                                                 delta >> 20);
2740                         }
2741                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2742                 }
2743         }
2744 #endif
2745 }
2746
2747 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2748 {
2749 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2750         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2751
2752         if (d < 0)
2753                 d = -d;
2754
2755         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2756                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2757 #endif
2758 }
2759
2760 static void
2761 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2762 {
2763         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2764
2765         /*
2766          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2767          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2768          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2769          * stays open at the end.
2770          */
2771         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2772                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2773
2774         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2775         if (!initial) {
2776                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2777
2778                 /*
2779                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2780                  * for a gentler effect of sleepers:
2781                  */
2782                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2783                         thresh >>= 1;
2784
2785                 vruntime -= thresh;
2786         }
2787
2788         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2789         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2790 }
2791
2792 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2793
2794 static void
2795 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2796 {
2797         /*
2798          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2799          * through calling update_curr().
2800          */
2801         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2802                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2803
2804         /*
2805          * Update run-time statistics of the 'current'.
2806          */
2807         update_curr(cfs_rq);
2808         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2809         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2810         update_cfs_shares(cfs_rq);
2811
2812         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2813                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2814                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2815         }
2816
2817         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2818         check_spread(cfs_rq, se);
2819         if (se != cfs_rq->curr)
2820                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2821         se->on_rq = 1;
2822
2823         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2824                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2825                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2826         }
2827 }
2828
2829 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2830 {
2831         for_each_sched_entity(se) {
2832                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2833                 if (cfs_rq->last != se)
2834                         break;
2835
2836                 cfs_rq->last = NULL;
2837         }
2838 }
2839
2840 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2841 {
2842         for_each_sched_entity(se) {
2843                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2844                 if (cfs_rq->next != se)
2845                         break;
2846
2847                 cfs_rq->next = NULL;
2848         }
2849 }
2850
2851 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2852 {
2853         for_each_sched_entity(se) {
2854                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2855                 if (cfs_rq->skip != se)
2856                         break;
2857
2858                 cfs_rq->skip = NULL;
2859         }
2860 }
2861
2862 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2863 {
2864         if (cfs_rq->last == se)
2865                 __clear_buddies_last(se);
2866
2867         if (cfs_rq->next == se)
2868                 __clear_buddies_next(se);
2869
2870         if (cfs_rq->skip == se)
2871                 __clear_buddies_skip(se);
2872 }
2873
2874 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2875
2876 static void
2877 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2878 {
2879         /*
2880          * Update run-time statistics of the 'current'.
2881          */
2882         update_curr(cfs_rq);
2883         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2884
2885         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2886         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2887 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2888                 if (entity_is_task(se)) {
2889                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2890
2891                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2892                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2893                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2894                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2895                 }
2896 #endif
2897         }
2898
2899         clear_buddies(cfs_rq, se);
2900
2901         if (se != cfs_rq->curr)
2902                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2903         se->on_rq = 0;
2904         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2905
2906         /*
2907          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2908          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2909          * movement in our normalized position.
2910          */
2911         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2912                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2913
2914         /* return excess runtime on last dequeue */
2915         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2916
2917         update_min_vruntime(cfs_rq);
2918         update_cfs_shares(cfs_rq);
2919 }
2920
2921 /*
2922  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2923  */
2924 static void
2925 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2926 {
2927         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2928         struct sched_entity *se;
2929         s64 delta;
2930
2931         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2932         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2933         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2934                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2935                 /*
2936                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2937                  * re-elected due to buddy favours.
2938                  */
2939                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2940                 return;
2941         }
2942
2943         /*
2944          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2945          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2946          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2947          */
2948         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2949                 return;
2950
2951         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2952         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2953
2954         if (delta < 0)
2955                 return;
2956
2957         if (delta > ideal_runtime)
2958                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2959 }
2960
2961 static void
2962 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2963 {
2964         /* 'current' is not kept within the tree. */
2965         if (se->on_rq) {
2966                 /*
2967                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2968                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2969                  * runqueue.
2970                  */
2971                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2972                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2973         }
2974
2975         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2976         cfs_rq->curr = se;
2977 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2978         /*
2979          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2980          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2981          * when there are only lesser-weight tasks around):
2982          */
2983         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2984                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2985                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2986         }
2987 #endif
2988         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2989 }
2990
2991 static int
2992 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2993
2994 /*
2995  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2996  * 1) keep things fair between processes/task groups
2997  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2998  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2999  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3000  */
3001 static struct sched_entity *
3002 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3003 {
3004         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3005         struct sched_entity *se;
3006
3007         /*
3008          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3009          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3010          */
3011         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3012                 left = curr;
3013
3014         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3015
3016         /*
3017          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3018          * be done without getting too unfair.
3019          */
3020         if (cfs_rq->skip == se) {
3021                 struct sched_entity *second;
3022
3023                 if (se == curr) {
3024                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3025                 } else {
3026                         second = __pick_next_entity(se);
3027                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3028                                 second = curr;
3029                 }
3030
3031                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3032                         se = second;
3033         }
3034
3035         /*
3036          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3037          */
3038         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3039                 se = cfs_rq->last;
3040
3041         /*
3042          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3043          */
3044         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3045                 se = cfs_rq->next;
3046
3047         clear_buddies(cfs_rq, se);
3048
3049         return se;
3050 }
3051
3052 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3053
3054 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3055 {
3056         /*
3057          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3058          * was not called and update_curr() has to be done:
3059          */
3060         if (prev->on_rq)
3061                 update_curr(cfs_rq);
3062
3063         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3064         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3065
3066         check_spread(cfs_rq, prev);
3067         if (prev->on_rq) {
3068                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3069                 /* Put 'current' back into the tree. */
3070                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3071                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3072                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3073         }
3074         cfs_rq->curr = NULL;
3075 }
3076
3077 static void
3078 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3079 {
3080         /*
3081          * Update run-time statistics of the 'current'.
3082          */
3083         update_curr(cfs_rq);
3084
3085         /*
3086          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3087          */
3088         update_entity_load_avg(curr, 1);
3089         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3090         update_cfs_shares(cfs_rq);
3091
3092 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3093         /*
3094          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3095          * validating it and just reschedule.
3096          */
3097         if (queued) {
3098                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3099                 return;
3100         }
3101         /*
3102          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3103          */
3104         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3105                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3106                 return;
3107 #endif
3108
3109         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3110                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3111 }
3112
3113
3114 /**************************************************
3115  * CFS bandwidth control machinery
3116  */
3117
3118 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3119
3120 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3121 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3122
3123 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3124 {
3125         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3126 }
3127
3128 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3129 {
3130         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3131 }
3132
3133 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3134 {
3135         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3136 }
3137 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3138 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3139 {
3140         return true;
3141 }
3142
3143 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3144 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3145 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3146
3147 /*
3148  * default period for cfs group bandwidth.
3149  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3150  */
3151 static inline u64 default_cfs_period(void)
3152 {
3153         return 100000000ULL;
3154 }
3155
3156 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3157 {
3158         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3159 }
3160
3161 /*
3162  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3163  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3164  * additional synchronization around rq->lock.
3165  *
3166  * requires cfs_b->lock
3167  */
3168 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3169 {
3170         u64 now;
3171
3172         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3173                 return;
3174
3175         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3176         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3177         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3178 }
3179
3180 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3181 {
3182         return &tg->cfs_bandwidth;
3183 }
3184
3185 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3186 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3187 {
3188         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3189                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3190
3191         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3192 }
3193
3194 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3195 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3196 {
3197         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3198         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3199         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3200
3201         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3202         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3203
3204         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3205         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3206                 amount = min_amount;
3207         else {
3208                 /*
3209                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3210                  * period must have elapsed since the last consumption.
3211                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3212                  * active.
3213                  */
3214                 if (!cfs_b->timer_active) {
3215                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3216                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3217                 }
3218
3219                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3220                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3221                         cfs_b->runtime -= amount;
3222                         cfs_b->idle = 0;
3223                 }
3224         }
3225         expires = cfs_b->runtime_expires;
3226         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3227
3228         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3229         /*
3230          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3231          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3232          * issued.
3233          */
3234         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3235                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3236
3237         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3238 }
3239
3240 /*
3241  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3242  * fact that rq->clock snapshots this value.
3243  */
3244 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3245 {
3246         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3247
3248         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3249         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3250                 return;
3251
3252         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3253                 return;
3254
3255         /*
3256          * If the local deadline has passed we have to consider the
3257          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3258          * has not truly expired.
3259          *
3260          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3261          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3262          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3263          * exact equality, so a partial write will still work.
3264          */
3265
3266         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3267                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3268                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3269         } else {
3270                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3271                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3272         }
3273 }
3274
3275 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3276 {
3277         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3278         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3279         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3280
3281         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3282                 return;
3283
3284         /*
3285          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3286          * hierarchy can be throttled
3287          */
3288         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3289                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3290 }
3291
3292 static __always_inline
3293 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3294 {
3295         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3296                 return;
3297
3298         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3299 }
3300
3301 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3302 {
3303         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3304 }
3305
3306 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3307 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3308 {
3309         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3310 }
3311
3312 /*
3313  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3314  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3315  * load-balance operations.
3316  */
3317 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3318                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3319 {
3320         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3321
3322         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3323         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3324
3325         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3326                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3327 }
3328
3329 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3330 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3331 {
3332         struct rq *rq = data;
3333         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3334
3335         cfs_rq->throttle_count--;
3336 #ifdef CONFIG_SMP
3337         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3338                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3339                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3340                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3341         }
3342 #endif
3343
3344         return 0;
3345 }
3346
3347 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3348 {
3349         struct rq *rq = data;
3350         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3351
3352         /* group is entering throttled state, stop time */
3353         if (!cfs_rq->throttle_count)
3354                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3355         cfs_rq->throttle_count++;
3356
3357         return 0;
3358 }
3359
3360 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3361 {
3362         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3363         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3364         struct sched_entity *se;
3365         long task_delta, dequeue = 1;
3366
3367         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3368
3369         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3370         rcu_read_lock();
3371         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3372         rcu_read_unlock();
3373
3374         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3375         for_each_sched_entity(se) {
3376                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3377                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3378                 if (!se->on_rq)
3379                         break;
3380
3381                 if (dequeue)
3382                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3383                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3384
3385                 if (qcfs_rq->load.weight)
3386                         dequeue = 0;
3387         }
3388
3389         if (!se)
3390                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3391
3392         cfs_rq->throttled = 1;
3393         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3394         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3395         /*
3396          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3397          * distribute_cfs_runtime will not see us
3398          */
3399         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3400         if (!cfs_b->timer_active)
3401                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3402         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3403 }
3404
3405 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3406 {
3407         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3408         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3409         struct sched_entity *se;
3410         int enqueue = 1;
3411         long task_delta;
3412
3413         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3414
3415         cfs_rq->throttled = 0;
3416
3417         update_rq_clock(rq);
3418
3419         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3420         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3421         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3422         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3423
3424         /* update hierarchical throttle state */
3425         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3426
3427         if (!cfs_rq->load.weight)
3428                 return;
3429
3430         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3431         for_each_sched_entity(se) {
3432                 if (se->on_rq)
3433                         enqueue = 0;
3434
3435                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3436                 if (enqueue)
3437                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3438                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3439
3440                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3441                         break;
3442         }
3443
3444         if (!se)
3445                 add_nr_running(rq, task_delta);
3446
3447         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3448         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3449                 resched_curr(rq);
3450 }
3451
3452 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3453                 u64 remaining, u64 expires)
3454 {
3455         struct cfs_rq *cfs_rq;
3456         u64 runtime;
3457         u64 starting_runtime = remaining;
3458
3459         rcu_read_lock();
3460         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3461                                 throttled_list) {
3462                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3463
3464                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3465                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3466                         goto next;
3467
3468                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3469                 if (runtime > remaining)
3470                         runtime = remaining;
3471                 remaining -= runtime;
3472
3473                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3474                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3475
3476                 /* we check whether we're throttled above */
3477                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3478                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3479
3480 next:
3481                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3482
3483                 if (!remaining)
3484                         break;
3485         }
3486         rcu_read_unlock();
3487
3488         return starting_runtime - remaining;
3489 }
3490
3491 /*
3492  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3493  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3494  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3495  * used to track this state.
3496  */
3497 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3498 {
3499         u64 runtime, runtime_expires;
3500         int throttled;
3501
3502         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3503         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3504                 goto out_deactivate;
3505
3506         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3507         cfs_b->nr_periods += overrun;
3508
3509         /*
3510          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3511          * we're going inactive then everything else can be deferred
3512          */
3513         if (cfs_b->idle && !throttled)
3514                 goto out_deactivate;
3515
3516         /*
3517          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3518          * status as actually running, so that other cpus doing
3519          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3520          */
3521         cfs_b->timer_active = 1;
3522
3523         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3524
3525         if (!throttled) {
3526                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3527                 cfs_b->idle = 1;
3528                 return 0;
3529         }
3530
3531         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3532         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3533
3534         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3535
3536         /*
3537          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3538          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3539          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3540          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3541          * only by limited amounts in that extreme case.
3542          */
3543         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3544                 runtime = cfs_b->runtime;
3545                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3546                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3547                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3548                                                  runtime_expires);
3549                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3550
3551                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3552
3553                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3554         }
3555
3556         /*
3557          * While we are ensured activity in the period following an
3558          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3559          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3560          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3561          */
3562         cfs_b->idle = 0;
3563
3564         return 0;
3565
3566 out_deactivate:
3567         cfs_b->timer_active = 0;
3568         return 1;
3569 }
3570
3571 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3572 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3573 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3574 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3575 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3576 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3577
3578 /*
3579  * Are we near the end of the current quota period?
3580  *
3581  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3582  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3583  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3584  */
3585 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3586 {
3587         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3588         u64 remaining;
3589
3590         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3591         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3592                 return 1;
3593
3594         /* is a quota refresh about to occur? */
3595         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3596         if (remaining < min_expire)
3597                 return 1;
3598
3599         return 0;
3600 }
3601
3602 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3603 {
3604         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3605
3606         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3607         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3608                 return;
3609
3610         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3611                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3612 }
3613
3614 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3615 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3616 {
3617         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3618         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3619
3620         if (slack_runtime <= 0)
3621                 return;
3622
3623         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3624         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3625             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3626                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3627
3628                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3629                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3630                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3631                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3632         }
3633         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3634
3635         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3636         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3637 }
3638
3639 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3640 {
3641         if (!cfs_bandwidth_used())
3642                 return;
3643
3644         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3645                 return;
3646
3647         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3648 }
3649
3650 /*
3651  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3652  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3653  */
3654 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3655 {
3656         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3657         u64 expires;
3658
3659         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3660         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3661         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3662                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3663                 return;
3664         }
3665
3666         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3667                 runtime = cfs_b->runtime;
3668
3669         expires = cfs_b->runtime_expires;
3670         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3671
3672         if (!runtime)
3673                 return;
3674
3675         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3676
3677         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3678         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3679                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3680         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3681 }
3682
3683 /*
3684  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3685  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3686  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3687  */
3688 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3689 {
3690         if (!cfs_bandwidth_used())
3691                 return;
3692
3693         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3694         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3695                 return;
3696
3697         /* ensure the group is not already throttled */
3698         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3699                 return;
3700
3701         /* update runtime allocation */
3702         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3703         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3704                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3705 }
3706
3707 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3708 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3709 {
3710         if (!cfs_bandwidth_used())
3711                 return false;
3712
3713         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3714                 return false;
3715
3716         /*
3717          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3718          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3719          */
3720         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3721                 return true;
3722
3723         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3724         return true;
3725 }
3726
3727 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3728 {
3729         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3730                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3731         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3732
3733         return HRTIMER_NORESTART;
3734 }
3735
3736 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3737 {
3738         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3739                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3740         ktime_t now;
3741         int overrun;
3742         int idle = 0;
3743
3744         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3745         for (;;) {
3746                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3747                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3748
3749                 if (!overrun)
3750                         break;
3751
3752                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3753         }
3754         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3755
3756         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3757 }
3758
3759 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3760 {
3761         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3762         cfs_b->runtime = 0;
3763         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3764         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3765
3766         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3767         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3768         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3769         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3770         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3771 }
3772
3773 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3774 {
3775         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3776         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3777 }
3778
3779 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3780 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
3781 {
3782         /*
3783          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3784          * period or because we're racing with the tear-down path
3785          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3786          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3787          */
3788         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3789                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3790                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3791                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3792                 cpu_relax();
3793                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3794                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3795                 if (!force && cfs_b->timer_active)
3796                         return;
3797         }
3798
3799         cfs_b->timer_active = 1;
3800         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3801 }
3802
3803 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3804 {
3805         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3806         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3807 }
3808
3809 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3810 {
3811         struct cfs_rq *cfs_rq;
3812
3813         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3814                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3815
3816                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3817                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3818                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3819         }
3820 }
3821
3822 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3823 {
3824         struct cfs_rq *cfs_rq;
3825
3826         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3827                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3828                         continue;
3829
3830                 /*
3831                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3832                  * there's some valid quota amount
3833                  */
3834                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3835                 /*
3836                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3837                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3838                  */
3839                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3840
3841                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3842                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3843         }
3844 }
3845
3846 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3847 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3848 {
3849         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3850 }
3851
3852 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3853 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3854 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3855 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3856
3857 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3858 {
3859         return 0;
3860 }
3861
3862 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3863 {
3864         return 0;
3865 }
3866
3867 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3868                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3869 {
3870         return 0;
3871 }
3872
3873 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3874
3875 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3876 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3877 #endif
3878
3879 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3880 {
3881         return NULL;
3882 }
3883 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3884 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
3885 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3886
3887 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3888
3889 /**************************************************
3890  * CFS operations on tasks:
3891  */
3892
3893 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3894 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3895 {
3896         struct sched_entity *se = &p->se;
3897         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3898
3899         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3900
3901         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3902                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3903                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3904                 s64 delta = slice - ran;
3905
3906                 if (delta < 0) {
3907                         if (rq->curr == p)
3908                                 resched_curr(rq);
3909                         return;
3910                 }
3911                 hrtick_start(rq, delta);
3912         }
3913 }
3914
3915 /*
3916  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3917  * current task is from our class and nr_running is low enough
3918  * to matter.
3919  */
3920 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3921 {
3922         struct task_struct *curr = rq->curr;
3923
3924         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3925                 return;
3926
3927         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3928                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3929 }
3930 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3931 static inline void
3932 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3933 {
3934 }
3935
3936 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3937 {
3938 }
3939 #endif
3940
3941 /*
3942  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3943  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3944  * then put the task into the rbtree:
3945  */
3946 static void
3947 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3948 {
3949         struct cfs_rq *cfs_rq;
3950         struct sched_entity *se = &p->se;
3951
3952         for_each_sched_entity(se) {
3953                 if (se->on_rq)
3954                         break;
3955                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3956                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3957
3958                 /*
3959                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3960                  *
3961                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3962                  * post the final h_nr_running increment below.
3963                 */
3964                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3965                         break;
3966                 cfs_rq->h_nr_running++;
3967
3968                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3969         }
3970
3971         for_each_sched_entity(se) {
3972                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3973                 cfs_rq->h_nr_running++;
3974
3975                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3976                         break;
3977
3978                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3979                 update_entity_load_avg(se, 1);
3980         }
3981
3982         if (!se) {
3983                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3984                 add_nr_running(rq, 1);
3985         }
3986         hrtick_update(rq);
3987 }
3988
3989 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3990
3991 /*
3992  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3993  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3994  * update the fair scheduling stats:
3995  */
3996 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3997 {
3998         struct cfs_rq *cfs_rq;
3999         struct sched_entity *se = &p->se;
4000         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4001
4002         for_each_sched_entity(se) {
4003                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4004                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4005
4006                 /*
4007                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4008                  *
4009                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4010                  * post the final h_nr_running decrement below.
4011                 */
4012                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4013                         break;
4014                 cfs_rq->h_nr_running--;
4015
4016                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4017                 if (cfs_rq->load.weight) {
4018                         /*
4019                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4020                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4021                          */
4022                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4023                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4024
4025                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4026                         se = parent_entity(se);
4027                         break;
4028                 }
4029                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4030         }
4031
4032         for_each_sched_entity(se) {
4033                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4034                 cfs_rq->h_nr_running--;
4035
4036                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4037                         break;
4038
4039                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4040                 update_entity_load_avg(se, 1);
4041         }
4042
4043         if (!se) {
4044                 sub_nr_running(rq, 1);
4045                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4046         }
4047         hrtick_update(rq);
4048 }
4049
4050 #ifdef CONFIG_SMP
4051 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4052 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4053 {
4054         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4055 }
4056
4057 /*
4058  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4059  * according to the scheduling class and "nice" value.
4060  *
4061  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4062  * balance conservatively.
4063  */
4064 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4065 {
4066         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4067         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4068
4069         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4070                 return total;
4071
4072         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4073 }
4074
4075 /*
4076  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4077  * according to the scheduling class and "nice" value.
4078  */
4079 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4080 {
4081         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4082         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4083
4084         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4085                 return total;
4086
4087         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4088 }
4089
4090 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4091 {
4092         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4093 }
4094
4095 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4096 {
4097         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4098         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
4099         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4100
4101         if (nr_running)
4102                 return load_avg / nr_running;
4103
4104         return 0;
4105 }
4106
4107 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4108 {
4109         /*
4110          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4111          * about the boundary, really active task won't care
4112          * about the loss.
4113          */
4114         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4115                 current->wakee_flips >>= 1;
4116                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4117         }
4118
4119         if (current->last_wakee != p) {
4120                 current->last_wakee = p;
4121                 current->wakee_flips++;
4122         }
4123 }
4124
4125 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4126 {
4127         struct sched_entity *se = &p->se;
4128         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4129         u64 min_vruntime;
4130
4131 #ifndef CONFIG_64BIT
4132         u64 min_vruntime_copy;
4133
4134         do {
4135                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4136                 smp_rmb();
4137                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4138         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4139 #else
4140         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4141 #endif
4142
4143         se->vruntime -= min_vruntime;
4144         record_wakee(p);
4145 }
4146
4147 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4148 /*
4149  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4150  *
4151  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4152  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4153  * can calculate the shift in shares.
4154  *
4155  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4156  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4157  * total group weight.
4158  *
4159  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4160  * distribution (s_i) using:
4161  *
4162  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4163  *
4164  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4165  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4166  * shares distribution (s_i):
4167  *
4168  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4169  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4170  *
4171  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4172  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4173  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4174  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4175  *
4176  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4177  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4178  *
4179  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4180  *
4181  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4182  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4183  * weight and shares distributions like:
4184  *
4185  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4186  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4187  *
4188  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4189  *
4190  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4191  *
4192  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4193  *
4194  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4195  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4196  * 4/7) times the weight of the group.
4197  */
4198 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4199 {
4200         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4201
4202         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4203                 return wl;
4204
4205         for_each_sched_entity(se) {
4206                 long w, W;
4207
4208                 tg = se->my_q->tg;
4209
4210                 /*
4211                  * W = @wg + \Sum rw_j
4212                  */
4213                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4214
4215                 /*
4216                  * w = rw_i + @wl
4217                  */
4218                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4219
4220                 /*
4221                  * wl = S * s'_i; see (2)
4222                  */
4223                 if (W > 0 && w < W)
4224                         wl = (w * tg->shares) / W;
4225                 else
4226                         wl = tg->shares;
4227
4228                 /*
4229                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4230                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4231                  * calc_cfs_shares().
4232                  */
4233                 if (wl < MIN_SHARES)
4234                         wl = MIN_SHARES;
4235
4236                 /*
4237                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4238                  */
4239                 wl -= se->load.weight;
4240
4241                 /*
4242                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4243                  * the final effective load change on the root group. Since
4244                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4245                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4246                  * resulting from this level per the above.
4247                  */
4248                 wg = 0;
4249         }
4250
4251         return wl;
4252 }
4253 #else
4254
4255 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4256 {
4257         return wl;
4258 }
4259
4260 #endif
4261
4262 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4263 {
4264         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4265
4266         /*
4267          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4268          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4269          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4270          */
4271         if (p->wakee_flips > factor) {
4272                 /*
4273                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4274                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4275                  * it alone.
4276                  */
4277                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4278                         return 1;
4279         }
4280
4281         return 0;
4282 }
4283
4284 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4285 {
4286         s64 this_load, load;
4287         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4288         unsigned long tl_per_task;
4289         struct task_group *tg;
4290         unsigned long weight;
4291         int balanced;
4292
4293         /*
4294          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4295          * ourselves around too much.
4296          */
4297         if (wake_wide(p))
4298                 return 0;
4299
4300         idx       = sd->wake_idx;
4301         this_cpu  = smp_processor_id();
4302         prev_cpu  = task_cpu(p);
4303         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4304         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4305
4306         /*
4307          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4308          * effect of the currently running task from the load
4309          * of the current CPU:
4310          */
4311         if (sync) {
4312                 tg = task_group(current);
4313                 weight = current->se.load.weight;
4314
4315                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4316                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4317         }
4318
4319         tg = task_group(p);
4320         weight = p->se.load.weight;
4321
4322         /*
4323          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4324          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4325          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4326          * about that, so that's good too.
4327          *
4328          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4329          * task to be woken on this_cpu.
4330          */
4331         if (this_load > 0) {
4332                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4333
4334                 this_eff_load = 100;
4335                 this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4336                 this_eff_load *= this_load +
4337                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4338
4339                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4340                 prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4341                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4342
4343                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4344         } else
4345                 balanced = true;
4346
4347         /*
4348          * If the currently running task will sleep within
4349          * a reasonable amount of time then attract this newly
4350          * woken task:
4351          */
4352         if (sync && balanced)
4353                 return 1;
4354
4355         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4356         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4357
4358         if (balanced ||
4359             (this_load <= load &&
4360              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4361                 /*
4362                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4363                  * p is cache cold in this domain, and
4364                  * there is no bad imbalance.
4365                  */
4366                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4367                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4368
4369                 return 1;
4370         }
4371         return 0;
4372 }
4373
4374 /*
4375  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4376  * domain.
4377  */
4378 static struct sched_group *
4379 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4380                   int this_cpu, int sd_flag)
4381 {
4382         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4383         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4384         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4385         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4386
4387         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4388                 load_idx = sd->wake_idx;
4389
4390         do {
4391                 unsigned long load, avg_load;
4392                 int local_group;
4393                 int i;
4394
4395                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4396                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4397                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4398                         continue;
4399
4400                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4401                                                sched_group_cpus(group));
4402
4403                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4404                 avg_load = 0;
4405
4406                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4407                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4408                         if (local_group)
4409                                 load = source_load(i, load_idx);
4410                         else
4411                                 load = target_load(i, load_idx);
4412
4413                         avg_load += load;
4414                 }
4415
4416                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4417                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4418
4419                 if (local_group) {
4420                         this_load = avg_load;
4421                 } else if (avg_load < min_load) {
4422                         min_load = avg_load;
4423                         idlest = group;
4424                 }
4425         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4426
4427         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4428                 return NULL;
4429         return idlest;
4430 }
4431
4432 /*
4433  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4434  */
4435 static int
4436 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4437 {
4438         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4439         int idlest = -1;
4440         int i;
4441
4442         /* Traverse only the allowed CPUs */
4443         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4444                 load = weighted_cpuload(i);
4445
4446                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4447                         min_load = load;
4448                         idlest = i;
4449                 }
4450         }
4451
4452         return idlest;
4453 }
4454
4455 /*
4456  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4457  */
4458 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4459 {
4460         struct sched_domain *sd;
4461         struct sched_group *sg;
4462         int i = task_cpu(p);
4463
4464         if (idle_cpu(target))
4465                 return target;
4466
4467         /*
4468          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4469          */
4470         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4471                 return i;
4472
4473         /*
4474          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4475          */
4476         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4477         for_each_lower_domain(sd) {
4478                 sg = sd->groups;
4479                 do {
4480                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4481                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4482                                 goto next;
4483
4484                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4485                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4486                                         goto next;
4487                         }
4488
4489                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4490                                         tsk_cpus_allowed(p));
4491                         goto done;
4492 next:
4493                         sg = sg->next;
4494                 } while (sg != sd->groups);
4495         }
4496 done:
4497         return target;
4498 }
4499
4500 /*
4501  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4502  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4503  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4504  *
4505  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4506  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4507  *
4508  * Returns the target cpu number.
4509  *
4510  * preempt must be disabled.
4511  */
4512 static int
4513 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4514 {
4515         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4516         int cpu = smp_processor_id();
4517         int new_cpu = cpu;
4518         int want_affine = 0;
4519         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4520
4521         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4522                 return prev_cpu;
4523
4524         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4525                 want_affine = cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4526
4527         rcu_read_lock();
4528         for_each_domain(cpu, tmp) {
4529                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4530                         continue;
4531
4532                 /*
4533                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4534                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4535                  */
4536                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4537                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4538                         affine_sd = tmp;
4539                         break;
4540                 }
4541
4542                 if (tmp->flags & sd_flag)
4543                         sd = tmp;
4544         }
4545
4546         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4547                 prev_cpu = cpu;
4548
4549         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4550                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4551                 goto unlock;
4552         }
4553
4554         while (sd) {
4555                 struct sched_group *group;
4556                 int weight;
4557
4558                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4559                         sd = sd->child;
4560                         continue;
4561                 }
4562
4563                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4564                 if (!group) {
4565                         sd = sd->child;
4566                         continue;
4567                 }
4568
4569                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4570                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4571                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4572                         sd = sd->child;
4573                         continue;
4574                 }
4575
4576                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4577                 cpu = new_cpu;
4578                 weight = sd->span_weight;
4579                 sd = NULL;
4580                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4581                         if (weight <= tmp->span_weight)
4582                                 break;
4583                         if (tmp->flags & sd_flag)
4584                                 sd = tmp;
4585                 }
4586                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4587         }
4588 unlock:
4589         rcu_read_unlock();
4590
4591         return new_cpu;
4592 }
4593
4594 /*
4595  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4596  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4597  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4598  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4599  */
4600 static void
4601 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4602 {
4603         struct sched_entity *se = &p->se;
4604         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4605
4606         /*
4607          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4608          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4609          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4610          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4611          */
4612         if (se->avg.decay_count) {
4613                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4614                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4615                                                 &cfs_rq->removed_load);
4616         }
4617
4618         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4619         se->exec_start = 0;
4620 }
4621 #endif /* CONFIG_SMP */
4622
4623 static unsigned long
4624 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4625 {
4626         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4627
4628         /*
4629          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4630          * to virtual-time in his units.
4631          *
4632          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4633          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4634          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4635          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4636          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4637          *
4638          * This is especially important for buddies when the leftmost
4639          * task is higher priority than the buddy.
4640          */
4641         return calc_delta_fair(gran, se);
4642 }
4643
4644 /*
4645  * Should 'se' preempt 'curr'.
4646  *
4647  *             |s1
4648  *        |s2
4649  *   |s3
4650  *         g
4651  *      |<--->|c
4652  *
4653  *  w(c, s1) = -1
4654  *  w(c, s2) =  0
4655  *  w(c, s3) =  1
4656  *
4657  */
4658 static int
4659 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4660 {
4661         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4662
4663         if (vdiff <= 0)
4664                 return -1;
4665
4666         gran = wakeup_gran(curr, se);
4667         if (vdiff > gran)
4668                 return 1;
4669
4670         return 0;
4671 }
4672
4673 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4674 {
4675         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4676                 return;
4677
4678         for_each_sched_entity(se)
4679                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4680 }
4681
4682 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4683 {
4684         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4685                 return;
4686
4687         for_each_sched_entity(se)
4688                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4689 }
4690
4691 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4692 {
4693         for_each_sched_entity(se)
4694                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4695 }
4696
4697 /*
4698  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4699  */
4700 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4701 {
4702         struct task_struct *curr = rq->curr;
4703         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4704         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4705         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4706         int next_buddy_marked = 0;
4707
4708         if (unlikely(se == pse))
4709                 return;
4710
4711         /*
4712          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4713          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4714          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4715          * next-buddy nomination below.
4716          */
4717         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4718                 return;
4719
4720         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4721                 set_next_buddy(pse);
4722                 next_buddy_marked = 1;
4723         }
4724
4725         /*
4726          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4727          * wake up path.
4728          *
4729          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4730          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4731          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4732          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4733          * below.
4734          */
4735         if (test_tsk_need_resched(curr))
4736                 return;
4737
4738         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4739         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4740             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4741                 goto preempt;
4742
4743         /*
4744          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4745          * is driven by the tick):
4746          */
4747         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4748                 return;
4749
4750         find_matching_se(&se, &pse);
4751         update_curr(cfs_rq_of(se));
4752         BUG_ON(!pse);
4753         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4754                 /*
4755                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4756                  * triggering this preemption.
4757                  */
4758                 if (!next_buddy_marked)
4759                         set_next_buddy(pse);
4760                 goto preempt;
4761         }
4762
4763         return;
4764
4765 preempt:
4766         resched_curr(rq);
4767         /*
4768          * Only set the backward buddy when the current task is still
4769          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4770          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4771          * point, either of which can * drop the rq lock.
4772          *
4773          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4774          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4775          */
4776         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4777                 return;
4778
4779         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4780                 set_last_buddy(se);
4781 }
4782
4783 static struct task_struct *
4784 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4785 {
4786         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4787         struct sched_entity *se;
4788         struct task_struct *p;
4789         int new_tasks;
4790
4791 again:
4792 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4793         if (!cfs_rq->nr_running)
4794                 goto idle;
4795
4796         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4797                 goto simple;
4798
4799         /*
4800          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4801          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4802          *
4803          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4804          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4805          */
4806
4807         do {
4808                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4809
4810                 /*
4811                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4812                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4813                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4814                  * forget we've ever seen it.
4815                  */
4816                 if (curr && curr->on_rq)
4817                         update_curr(cfs_rq);
4818                 else
4819                         curr = NULL;
4820
4821                 /*
4822                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4823                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4824                  * nr_running test will indeed be correct.
4825                  */
4826                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4827                         goto simple;
4828
4829                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4830                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4831         } while (cfs_rq);
4832
4833         p = task_of(se);
4834
4835         /*
4836          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4837          * is a different task than we started out with, try and touch the
4838          * least amount of cfs_rqs.
4839          */
4840         if (prev != p) {
4841                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4842
4843                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4844                         int se_depth = se->depth;
4845                         int pse_depth = pse->depth;
4846
4847                         if (se_depth <= pse_depth) {
4848                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4849                                 pse = parent_entity(pse);
4850                         }
4851                         if (se_depth >= pse_depth) {
4852                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4853                                 se = parent_entity(se);
4854                         }
4855                 }
4856
4857                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4858                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4859         }
4860
4861         if (hrtick_enabled(rq))
4862                 hrtick_start_fair(rq, p);
4863
4864         return p;
4865 simple:
4866         cfs_rq = &rq->cfs;
4867 #endif
4868
4869         if (!cfs_rq->nr_running)
4870                 goto idle;
4871
4872         put_prev_task(rq, prev);
4873
4874         do {
4875                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4876                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4877                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4878         } while (cfs_rq);
4879
4880         p = task_of(se);
4881
4882         if (hrtick_enabled(rq))
4883                 hrtick_start_fair(rq, p);
4884
4885         return p;
4886
4887 idle:
4888         new_tasks = idle_balance(rq);
4889         /*
4890          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4891          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4892          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4893          */
4894         if (new_tasks < 0)
4895                 return RETRY_TASK;
4896
4897         if (new_tasks > 0)
4898                 goto again;
4899
4900         return NULL;
4901 }
4902
4903 /*
4904  * Account for a descheduled task:
4905  */
4906 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4907 {
4908         struct sched_entity *se = &prev->se;
4909         struct cfs_rq *cfs_rq;
4910
4911         for_each_sched_entity(se) {
4912                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4913                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4914         }
4915 }
4916
4917 /*
4918  * sched_yield() is very simple
4919  *
4920  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4921  */
4922 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4923 {
4924         struct task_struct *curr = rq->curr;
4925         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4926         struct sched_entity *se = &curr->se;
4927
4928         /*
4929          * Are we the only task in the tree?
4930          */
4931         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4932                 return;
4933
4934         clear_buddies(cfs_rq, se);
4935
4936         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4937                 update_rq_clock(rq);
4938                 /*
4939                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4940                  */
4941                 update_curr(cfs_rq);
4942                 /*
4943                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4944                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4945                  * and double the fastpath cost.
4946                  */
4947                  rq->skip_clock_update = 1;
4948         }
4949
4950         set_skip_buddy(se);
4951 }
4952
4953 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4954 {
4955         struct sched_entity *se = &p->se;
4956
4957         /* throttled hierarchies are not runnable */
4958         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4959                 return false;
4960
4961         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4962         set_next_buddy(se);
4963
4964         yield_task_fair(rq);
4965
4966         return true;
4967 }
4968
4969 #ifdef CONFIG_SMP
4970 /**************************************************
4971  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4972  *
4973  * BASICS
4974  *
4975  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4976  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4977  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4978  *
4979  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4980  *
4981  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4982  * W_i,0 is defined as:
4983  *
4984  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4985  *
4986  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4987  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4988  *
4989  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4990  * weight:
4991  *
4992  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4993  *
4994  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
4995  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4996  * can also include other factors [XXX].
4997  *
4998  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
4999  * directly from (1):
5000  *
5001  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5002  *
5003  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5004  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5005  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5006  *
5007  * [XXX expand on:
5008  *     - infeasible weights;
5009  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5010  *
5011  *
5012  * SCHED DOMAINS
5013  *
5014  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5015  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5016  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5017  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5018  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5019  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5020  * the groups.
5021  *
5022  * This yields:
5023  *
5024  *     log_2 n     1     n
5025  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5026  *     i = 0      2^i   2^i
5027  *                               `- size of each group
5028  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5029  *         |         `- freq
5030  *         `- sum over all levels
5031  *
5032  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5033  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5034  *
5035  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5036  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5037  *
5038  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5039  *
5040  *             log_2 n     
5041  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5042  *             k = 0
5043  *
5044  * And you'll find that:
5045  *
5046  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5047  *
5048  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5049  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5050  * of:
5051  *
5052  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5053  *
5054  *
5055  * WORK CONSERVING
5056  *
5057  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5058  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5059  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5060  *
5061  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5062  * time.
5063  *
5064  * [XXX more?]
5065  *
5066  *
5067  * CGROUPS
5068  *
5069  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5070  *
5071  *                                s_k,i
5072  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5073  *                                 S_k
5074  *
5075  * Where
5076  *
5077  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5078  *
5079  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5080  *
5081  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5082  * property.
5083  *
5084  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5085  *      rewrite all of this once again.]
5086  */ 
5087
5088 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5089
5090 enum fbq_type { regular, remote, all };
5091
5092 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5093 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5094 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5095 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5096
5097 struct lb_env {
5098         struct sched_domain     *sd;
5099
5100         struct rq               *src_rq;
5101         int                     src_cpu;
5102
5103         int                     dst_cpu;
5104         struct rq               *dst_rq;
5105
5106         struct cpumask          *dst_grpmask;
5107         int                     new_dst_cpu;
5108         enum cpu_idle_type      idle;
5109         long                    imbalance;
5110         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5111         struct cpumask          *cpus;
5112
5113         unsigned int            flags;
5114
5115         unsigned int            loop;
5116         unsigned int            loop_break;
5117         unsigned int            loop_max;
5118
5119         enum fbq_type           fbq_type;
5120         struct list_head        tasks;
5121 };
5122
5123 /*
5124  * Is this task likely cache-hot:
5125  */
5126 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5127 {
5128         s64 delta;
5129
5130         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5131
5132         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5133                 return 0;
5134
5135         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5136                 return 0;
5137
5138         /*
5139          * Buddy candidates are cache hot:
5140          */
5141         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5142                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5143                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5144                 return 1;
5145
5146         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5147                 return 1;
5148         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5149                 return 0;
5150
5151         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5152
5153         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5154 }
5155
5156 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5157 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5158 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5159 {
5160         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5161         int src_nid, dst_nid;
5162
5163         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5164             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5165                 return false;
5166         }
5167
5168         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5169         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5170
5171         if (src_nid == dst_nid)
5172                 return false;
5173
5174         if (numa_group) {
5175                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5176                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5177                         return false;
5178
5179                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5180                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5181                         return true;
5182
5183                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5184         }
5185
5186         /* Encourage migration to the preferred node. */
5187         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5188                 return true;
5189
5190         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5191 }
5192
5193
5194 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5195 {
5196         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5197         int src_nid, dst_nid;
5198
5199         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5200                 return false;
5201
5202         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5203                 return false;
5204
5205         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5206         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5207
5208         if (src_nid == dst_nid)
5209                 return false;
5210
5211         if (numa_group) {
5212                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5213                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5214                         return false;
5215
5216                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5217                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5218                         return true;
5219
5220                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5221         }
5222
5223         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5224         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5225                 return true;
5226
5227         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5228 }
5229
5230 #else
5231 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5232                                              struct lb_env *env)
5233 {
5234         return false;
5235 }
5236
5237 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5238                                              struct lb_env *env)
5239 {
5240         return false;
5241 }
5242 #endif
5243
5244 /*
5245  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5246  */
5247 static
5248 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5249 {
5250         int tsk_cache_hot = 0;
5251
5252         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5253
5254         /*
5255          * We do not migrate tasks that are:
5256          * 1) throttled_lb_pair, or
5257          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5258          * 3) running (obviously), or
5259          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5260          */
5261         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5262                 return 0;
5263
5264         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5265                 int cpu;
5266
5267                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5268
5269                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5270
5271                 /*
5272                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5273                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5274                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5275                  *
5276                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5277                  * one in current iteration.
5278                  */
5279                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5280                         return 0;
5281
5282                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5283                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5284                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5285                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5286                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5287                                 break;
5288                         }
5289                 }
5290
5291                 return 0;
5292         }
5293
5294         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5295         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5296
5297         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5298                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5299                 return 0;
5300         }
5301
5302         /*
5303          * Aggressive migration if:
5304          * 1) destination numa is preferred
5305          * 2) task is cache cold, or
5306          * 3) too many balance attempts have failed.
5307          */
5308         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5309         if (!tsk_cache_hot)
5310                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5311
5312         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
5313 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
5314                 if (tsk_cache_hot) {
5315                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5316                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5317                 }
5318 #endif
5319                 return 1;
5320         }
5321
5322         if (!tsk_cache_hot ||
5323                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5324
5325                 if (tsk_cache_hot) {
5326                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5327                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5328                 }
5329
5330                 return 1;
5331         }
5332
5333         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5334         return 0;
5335 }
5336
5337 /*
5338  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5339  */
5340 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5341 {
5342         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5343
5344         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5345         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5346         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5347 }
5348
5349 /*
5350  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5351  * part of active balancing operations within "domain".
5352  *
5353  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5354  */
5355 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5356 {
5357         struct task_struct *p, *n;
5358
5359         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5360
5361         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5362                 if (!can_migrate_task(p, env))
5363                         continue;
5364
5365                 detach_task(p, env);
5366
5367                 /*
5368                  * Right now, this is only the second place where
5369                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5370                  * so we can safely collect stats here rather than
5371                  * inside detach_tasks().
5372                  */
5373                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5374                 return p;
5375         }
5376         return NULL;
5377 }
5378
5379 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5380
5381 /*
5382  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5383  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5384  *
5385  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5386  */
5387 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5388 {
5389         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5390         struct task_struct *p;
5391         unsigned long load;
5392         int detached = 0;
5393
5394         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5395
5396         if (env->imbalance <= 0)
5397                 return 0;
5398
5399         while (!list_empty(tasks)) {
5400                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5401
5402                 env->loop++;
5403                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5404                 if (env->loop > env->loop_max)
5405                         break;
5406
5407                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5408                 if (env->loop > env->loop_break) {
5409                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5410                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5411                         break;
5412                 }
5413
5414                 if (!can_migrate_task(p, env))
5415                         goto next;
5416
5417                 load = task_h_load(p);
5418
5419                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5420                         goto next;
5421
5422                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5423                         goto next;
5424
5425                 detach_task(p, env);
5426                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5427
5428                 detached++;
5429                 env->imbalance -= load;
5430
5431 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5432                 /*
5433                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5434                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5435                  * the critical section.
5436                  */
5437                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5438                         break;
5439 #endif
5440
5441                 /*
5442                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5443                  * weighted load.
5444                  */
5445                 if (env->imbalance <= 0)
5446                         break;
5447
5448                 continue;
5449 next:
5450                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5451         }
5452
5453         /*
5454          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5455          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5456          * than inside detach_one_task().
5457          */
5458         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5459
5460         return detached;
5461 }
5462
5463 /*
5464  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5465  */
5466 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5467 {
5468         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5469
5470         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5471         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5472         activate_task(rq, p, 0);
5473         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5474 }
5475
5476 /*
5477  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5478  * its new rq.
5479  */
5480 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5481 {
5482         raw_spin_lock(&rq->lock);
5483         attach_task(rq, p);
5484         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5485 }
5486
5487 /*
5488  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5489  * new rq.
5490  */
5491 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5492 {
5493         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5494         struct task_struct *p;
5495
5496         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5497
5498         while (!list_empty(tasks)) {
5499                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5500                 list_del_init(&p->se.group_node);
5501
5502                 attach_task(env->dst_rq, p);
5503         }
5504
5505         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5506 }
5507
5508 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5509 /*
5510  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5511  */
5512 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5513 {
5514         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5515         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5516
5517         /* throttled entities do not contribute to load */
5518         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5519                 return;
5520
5521         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5522
5523         if (se) {
5524                 update_entity_load_avg(se, 1);
5525                 /*
5526                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5527                  * list removal.  This generally implies that all our children
5528                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5529                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5530                  * at enqueue.
5531                  *
5532                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5533                  */
5534                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5535                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5536         } else {
5537                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5538                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5539         }
5540 }
5541
5542 static void update_blocked_averages(int cpu)
5543 {
5544         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5545         struct cfs_rq *cfs_rq;
5546         unsigned long flags;
5547
5548         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5549         update_rq_clock(rq);
5550         /*
5551          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5552          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5553          */
5554         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5555                 /*
5556                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5557                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5558                  * groups does not result in continually extending hold time.
5559                  */
5560                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5561         }
5562
5563         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5564 }
5565
5566 /*
5567  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5568  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5569  * group is a fraction of its parents load.
5570  */
5571 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5572 {
5573         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5574         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5575         unsigned long now = jiffies;
5576         unsigned long load;
5577
5578         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5579                 return;
5580
5581         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5582         for_each_sched_entity(se) {
5583                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5584                 cfs_rq->h_load_next = se;
5585                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5586                         break;
5587         }
5588
5589         if (!se) {
5590                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5591                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5592         }
5593
5594         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5595                 load = cfs_rq->h_load;
5596                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5597                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5598                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5599                 cfs_rq->h_load = load;
5600                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5601         }
5602 }
5603
5604 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5605 {
5606         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5607
5608         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5609         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5610                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5611 }
5612 #else
5613 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5614 {
5615 }
5616
5617 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5618 {
5619         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5620 }
5621 #endif
5622
5623 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5624
5625 enum group_type {
5626         group_other = 0,
5627         group_imbalanced,
5628         group_overloaded,
5629 };
5630
5631 /*
5632  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5633  */
5634 struct sg_lb_stats {
5635         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5636         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5637         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5638         unsigned long load_per_task;
5639         unsigned long group_capacity;
5640         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5641         unsigned int group_capacity_factor;
5642         unsigned int idle_cpus;
5643         unsigned int group_weight;
5644         enum group_type group_type;
5645         int group_has_free_capacity;
5646 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5647         unsigned int nr_numa_running;
5648         unsigned int nr_preferred_running;
5649 #endif
5650 };
5651
5652 /*
5653  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5654  *               during load balancing.
5655  */
5656 struct sd_lb_stats {
5657         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5658         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5659         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5660         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5661         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5662
5663         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5664         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5665 };
5666
5667 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5668 {
5669         /*
5670          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5671          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5672          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5673          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5674          */
5675         *sds = (struct sd_lb_stats){
5676                 .busiest = NULL,
5677                 .local = NULL,
5678                 .total_load = 0UL,
5679                 .total_capacity = 0UL,
5680                 .busiest_stat = {
5681                         .avg_load = 0UL,
5682                         .sum_nr_running = 0,
5683                         .group_type = group_other,
5684                 },
5685         };
5686 }
5687
5688 /**
5689  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5690  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5691  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5692  *
5693  * Return: The load index.
5694  */
5695 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5696                                         enum cpu_idle_type idle)
5697 {
5698         int load_idx;
5699
5700         switch (idle) {
5701         case CPU_NOT_IDLE:
5702                 load_idx = sd->busy_idx;
5703                 break;
5704
5705         case CPU_NEWLY_IDLE:
5706                 load_idx = sd->newidle_idx;
5707                 break;
5708         default:
5709                 load_idx = sd->idle_idx;
5710                 break;
5711         }
5712
5713         return load_idx;
5714 }
5715
5716 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5717 {
5718         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5719 }
5720
5721 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5722 {
5723         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5724 }
5725
5726 static unsigned long default_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5727 {
5728         unsigned long weight = sd->span_weight;
5729         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5730
5731         smt_gain /= weight;
5732
5733         return smt_gain;
5734 }
5735
5736 unsigned long __weak arch_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5737 {
5738         return default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5739 }
5740
5741 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5742 {
5743         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5744         u64 total, available, age_stamp, avg;
5745         s64 delta;
5746
5747         /*
5748          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5749          * we read them once before doing sanity checks on them.
5750          */
5751         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5752         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5753
5754         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5755         if (unlikely(delta < 0))
5756                 delta = 0;
5757
5758         total = sched_avg_period() + delta;
5759
5760         if (unlikely(total < avg)) {
5761                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5762                 available = 0;
5763         } else {
5764                 available = total - avg;
5765         }
5766
5767         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5768                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5769
5770         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5771
5772         return div_u64(available, total);
5773 }
5774
5775 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5776 {
5777         unsigned long weight = sd->span_weight;
5778         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5779         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5780
5781         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && weight > 1) {
5782                 if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5783                         capacity *= arch_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5784                 else
5785                         capacity *= default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5786
5787                 capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5788         }
5789
5790         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5791
5792         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5793                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5794         else
5795                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5796
5797         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5798
5799         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5800         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5801
5802         if (!capacity)
5803                 capacity = 1;
5804
5805         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5806         sdg->sgc->capacity = capacity;
5807 }
5808
5809 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5810 {
5811         struct sched_domain *child = sd->child;
5812         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5813         unsigned long capacity, capacity_orig;
5814         unsigned long interval;
5815
5816         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5817         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5818         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5819
5820         if (!child) {
5821                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5822                 return;
5823         }
5824
5825         capacity_orig = capacity = 0;
5826
5827         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5828                 /*
5829                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5830                  * span the current group.
5831                  */
5832
5833                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5834                         struct sched_group_capacity *sgc;
5835                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5836
5837                         /*
5838                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5839                          * gets here before we've attached the domains to the
5840                          * runqueues.
5841                          *
5842                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5843                          * in update_cpu_capacity().
5844                          *
5845                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5846                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5847                          *
5848                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5849                          */
5850                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5851                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5852                                 capacity += capacity_of(cpu);
5853                                 continue;
5854                         }
5855
5856                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5857                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5858                         capacity += sgc->capacity;
5859                 }
5860         } else  {
5861                 /*
5862                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5863                  * span the current group.
5864                  */ 
5865
5866                 group = child->groups;
5867                 do {
5868                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5869                         capacity += group->sgc->capacity;
5870                         group = group->next;
5871                 } while (group != child->groups);
5872         }
5873
5874         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5875         sdg->sgc->capacity = capacity;
5876 }
5877
5878 /*
5879  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5880  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5881  * which on its own isn't powerful enough.
5882  *
5883  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5884  */
5885 static inline int
5886 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5887 {
5888         /*
5889          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5890          */
5891         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5892                 return 0;
5893
5894         /*
5895          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5896          */
5897         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5898                 return 1;
5899
5900         return 0;
5901 }
5902
5903 /*
5904  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5905  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5906  *
5907  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5908  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5909  * Something like:
5910  *
5911  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5912  *              *     * * *
5913  *
5914  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5915  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5916  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5917  *
5918  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5919  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5920  * moving tasks due to affinity constraints.
5921  *
5922  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5923  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5924  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5925  * to create an effective group imbalance.
5926  *
5927  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5928  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5929  * subtle and fragile situation.
5930  */
5931
5932 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5933 {
5934         return group->sgc->imbalance;
5935 }
5936
5937 /*
5938  * Compute the group capacity factor.
5939  *
5940  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5941  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5942  * and limit unit capacity with that.
5943  */
5944 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5945 {
5946         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5947         unsigned int capacity, capacity_orig;
5948
5949         capacity = group->sgc->capacity;
5950         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5951         cpus = group->group_weight;
5952
5953         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5954         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5955         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5956
5957         capacity_factor = min_t(unsigned,
5958                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5959         if (!capacity_factor)
5960                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5961
5962         return capacity_factor;
5963 }
5964
5965 static enum group_type
5966 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
5967 {
5968         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5969                 return group_overloaded;
5970
5971         if (sg_imbalanced(group))
5972                 return group_imbalanced;
5973
5974         return group_other;
5975 }
5976
5977 /**
5978  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5979  * @env: The load balancing environment.
5980  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5981  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5982  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5983  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5984  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
5985  */
5986 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5987                         struct sched_group *group, int load_idx,
5988                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
5989                         bool *overload)
5990 {
5991         unsigned long load;
5992         int i;
5993
5994         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5995
5996         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5997                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5998
5999                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6000                 if (local_group)
6001                         load = target_load(i, load_idx);
6002                 else
6003                         load = source_load(i, load_idx);
6004
6005                 sgs->group_load += load;
6006                 sgs->sum_nr_running += rq->nr_running;
6007
6008                 if (rq->nr_running > 1)
6009                         *overload = true;
6010
6011 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6012                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6013                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6014 #endif
6015                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6016                 if (idle_cpu(i))
6017                         sgs->idle_cpus++;
6018         }
6019
6020         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6021         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6022         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6023
6024         if (sgs->sum_nr_running)
6025                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6026
6027         sgs->group_weight = group->group_weight;
6028         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6029         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6030
6031         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6032                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6033 }
6034
6035 /**
6036  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6037  * @env: The load balancing environment.
6038  * @sds: sched_domain statistics
6039  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6040  * @sgs: sched_group statistics
6041  *
6042  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6043  * busiest group.
6044  *
6045  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6046  * busiest group. %false otherwise.
6047  */
6048 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6049                                    struct sd_lb_stats *sds,
6050                                    struct sched_group *sg,
6051                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6052 {
6053         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6054
6055         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6056                 return true;
6057
6058         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6059                 return false;
6060
6061         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6062                 return false;
6063
6064         /* This is the busiest node in its class. */
6065         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6066                 return true;
6067
6068         /*
6069          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6070          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6071          * higher than ourself as busy.
6072          */
6073         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6074                 if (!sds->busiest)
6075                         return true;
6076
6077                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6078                         return true;
6079         }
6080
6081         return false;
6082 }
6083
6084 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6085 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6086 {
6087         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6088                 return regular;
6089         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6090                 return remote;
6091         return all;
6092 }
6093
6094 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6095 {
6096         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6097                 return regular;
6098         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6099                 return remote;
6100         return all;
6101 }
6102 #else
6103 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6104 {
6105         return all;
6106 }
6107
6108 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6109 {
6110         return regular;
6111 }
6112 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6113
6114 /**
6115  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6116  * @env: The load balancing environment.
6117  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6118  */
6119 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6120 {
6121         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6122         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6123         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6124         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6125         bool overload = false;
6126
6127         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6128                 prefer_sibling = 1;
6129
6130         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6131
6132         do {
6133                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6134                 int local_group;
6135
6136                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6137                 if (local_group) {
6138                         sds->local = sg;
6139                         sgs = &sds->local_stat;
6140
6141                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6142                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6143                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6144                 }
6145
6146                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6147                                                 &overload);
6148
6149                 if (local_group)
6150                         goto next_group;
6151
6152                 /*
6153                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6154                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6155                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6156                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6157                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6158                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6159                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6160                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6161                  */
6162                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6163                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6164                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6165
6166                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6167                         sds->busiest = sg;
6168                         sds->busiest_stat = *sgs;
6169                 }
6170
6171 next_group:
6172                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6173                 sds->total_load += sgs->group_load;
6174                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6175
6176                 sg = sg->next;
6177         } while (sg != env->sd->groups);
6178
6179         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6180                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6181
6182         if (!env->sd->parent) {
6183                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6184                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6185                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6186         }
6187
6188 }
6189
6190 /**
6191  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6192  *                      sched doman.
6193  *
6194  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6195  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6196  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6197  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6198  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6199  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6200  *
6201  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6202  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6203  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6204  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6205  * number.
6206  *
6207  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6208  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6209  *
6210  * @env: The load balancing environment.
6211  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6212  */
6213 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6214 {
6215         int busiest_cpu;
6216
6217         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6218                 return 0;
6219
6220         if (!sds->busiest)
6221                 return 0;
6222
6223         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6224         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6225                 return 0;
6226
6227         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6228                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6229                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6230
6231         return 1;
6232 }
6233
6234 /**
6235  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6236  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6237  *                      load balancing.
6238  * @env: The load balancing environment.
6239  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6240  */
6241 static inline
6242 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6243 {
6244         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6245         unsigned int imbn = 2;
6246         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6247         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6248
6249         local = &sds->local_stat;
6250         busiest = &sds->busiest_stat;
6251
6252         if (!local->sum_nr_running)
6253                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6254         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6255                 imbn = 1;
6256
6257         scaled_busy_load_per_task =
6258                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6259                 busiest->group_capacity;
6260
6261         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6262             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6263                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6264                 return;
6265         }
6266
6267         /*
6268          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6269          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6270          * moving them.
6271          */
6272
6273         capa_now += busiest->group_capacity *
6274                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6275         capa_now += local->group_capacity *
6276                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6277         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6278
6279         /* Amount of load we'd subtract */
6280         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6281                 capa_move += busiest->group_capacity *
6282                             min(busiest->load_per_task,
6283                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6284         }
6285
6286         /* Amount of load we'd add */
6287         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6288             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6289                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6290                       local->group_capacity;
6291         } else {
6292                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6293                       local->group_capacity;
6294         }
6295         capa_move += local->group_capacity *
6296                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6297         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6298
6299         /* Move if we gain throughput */
6300         if (capa_move > capa_now)
6301                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6302 }
6303
6304 /**
6305  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6306  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6307  * @env: load balance environment
6308  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6309  */
6310 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6311 {
6312         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6313         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6314
6315         local = &sds->local_stat;
6316         busiest = &sds->busiest_stat;
6317
6318         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6319                 /*
6320                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6321                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6322                  */
6323                 busiest->load_per_task =
6324                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6325         }
6326
6327         /*
6328          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6329          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6330          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6331          */
6332         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6333             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6334                 env->imbalance = 0;
6335                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6336         }
6337
6338         /*
6339          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6340          */
6341         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6342             local->group_type   == group_overloaded) {
6343                 load_above_capacity =
6344                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6345
6346                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6347                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6348         }
6349
6350         /*
6351          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6352          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6353          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6354          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6355          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6356          * for the minimum possible imbalance.
6357          */
6358         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6359
6360         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6361         env->imbalance = min(
6362                 max_pull * busiest->group_capacity,
6363                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6364         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6365
6366         /*
6367          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6368          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6369          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6370          * moved
6371          */
6372         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6373                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6374 }
6375
6376 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6377
6378 /**
6379  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6380  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6381  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6382  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6383  * such a group exists.
6384  *
6385  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6386  * to restore balance.
6387  *
6388  * @env: The load balancing environment.
6389  *
6390  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6391  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6392  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6393  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6394  */
6395 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6396 {
6397         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6398         struct sd_lb_stats sds;
6399
6400         init_sd_lb_stats(&sds);
6401
6402         /*
6403          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6404          * this level.
6405          */
6406         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6407         local = &sds.local_stat;
6408         busiest = &sds.busiest_stat;
6409
6410         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6411             check_asym_packing(env, &sds))
6412                 return sds.busiest;
6413
6414         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6415         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6416                 goto out_balanced;
6417
6418         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6419                                                 / sds.total_capacity;
6420
6421         /*
6422          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6423          * work because they assume all things are equal, which typically
6424          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6425          */
6426         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6427                 goto force_balance;
6428
6429         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6430         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6431             !busiest->group_has_free_capacity)
6432                 goto force_balance;
6433
6434         /*
6435          * If the local group is more busy than the selected busiest group
6436          * don't try and pull any tasks.
6437          */
6438         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6439                 goto out_balanced;
6440
6441         /*
6442          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6443          * average load.
6444          */
6445         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6446                 goto out_balanced;
6447
6448         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6449                 /*
6450                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
6451                  * have more tasks than the number of available cpu's and
6452                  * there is no imbalance between this and busiest group
6453                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
6454                  */
6455                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
6456                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
6457                         goto out_balanced;
6458         } else {
6459                 /*
6460                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6461                  * imbalance_pct to be conservative.
6462                  */
6463                 if (100 * busiest->avg_load <=
6464                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6465                         goto out_balanced;
6466         }
6467
6468 force_balance:
6469         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6470         calculate_imbalance(env, &sds);
6471         return sds.busiest;
6472
6473 out_balanced:
6474         env->imbalance = 0;
6475         return NULL;
6476 }
6477
6478 /*
6479  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6480  */
6481 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6482                                      struct sched_group *group)
6483 {
6484         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6485         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6486         int i;
6487
6488         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6489                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6490                 enum fbq_type rt;
6491
6492                 rq = cpu_rq(i);
6493                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6494
6495                 /*
6496                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6497                  *  - regular: there are !numa tasks
6498                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6499                  *  - all:     there is no distinction
6500                  *
6501                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6502                  * ignore those when there's better options.
6503                  *
6504                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6505                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6506                  * queue by moving tasks around inside the node.
6507                  *
6508                  * If we cannot move enough load due to this classification
6509                  * the next pass will adjust the group classification and
6510                  * allow migration of more tasks.
6511                  *
6512                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6513                  */
6514                 if (rt > env->fbq_type)
6515                         continue;
6516
6517                 capacity = capacity_of(i);
6518                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6519                 if (!capacity_factor)
6520                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6521
6522                 wl = weighted_cpuload(i);
6523
6524                 /*
6525                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6526                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6527                  */
6528                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6529                         continue;
6530
6531                 /*
6532                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6533                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6534                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6535                  * potentially running at a lower capacity.
6536                  *
6537                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6538                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6539                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6540                  * our previous maximum.
6541                  */
6542                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6543                         busiest_load = wl;
6544                         busiest_capacity = capacity;
6545                         busiest = rq;
6546                 }
6547         }
6548
6549         return busiest;
6550 }
6551
6552 /*
6553  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6554  * so long as it is large enough.
6555  */
6556 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6557
6558 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6559 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6560
6561 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6562 {
6563         struct sched_domain *sd = env->sd;
6564
6565         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6566
6567                 /*
6568                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6569                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6570                  * lowest numbered CPUs.
6571                  */
6572                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6573                         return 1;
6574         }
6575
6576         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6577 }
6578
6579 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6580
6581 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6582 {
6583         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6584         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6585         int cpu, balance_cpu = -1;
6586
6587         /*
6588          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6589          * to do the newly idle load balance.
6590          */
6591         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6592                 return 1;
6593
6594         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6595         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6596         /* Try to find first idle cpu */
6597         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6598                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6599                         continue;
6600
6601                 balance_cpu = cpu;
6602                 break;
6603         }
6604
6605         if (balance_cpu == -1)
6606                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6607
6608         /*
6609          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6610          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6611          */
6612         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6613 }
6614
6615 /*
6616  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6617  * tasks if there is an imbalance.
6618  */
6619 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6620                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6621                         int *continue_balancing)
6622 {
6623         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6624         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6625         struct sched_group *group;
6626         struct rq *busiest;
6627         unsigned long flags;
6628         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6629
6630         struct lb_env env = {
6631                 .sd             = sd,
6632                 .dst_cpu        = this_cpu,
6633                 .dst_rq         = this_rq,
6634                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6635                 .idle           = idle,
6636                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6637                 .cpus           = cpus,
6638                 .fbq_type       = all,
6639                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6640         };
6641
6642         /*
6643          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6644          * other cpus in our group
6645          */
6646         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6647                 env.dst_grpmask = NULL;
6648
6649         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6650
6651         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6652
6653 redo:
6654         if (!should_we_balance(&env)) {
6655                 *continue_balancing = 0;
6656                 goto out_balanced;
6657         }
6658
6659         group = find_busiest_group(&env);
6660         if (!group) {
6661                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6662                 goto out_balanced;
6663         }
6664
6665         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6666         if (!busiest) {
6667                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6668                 goto out_balanced;
6669         }
6670
6671         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6672
6673         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6674
6675         ld_moved = 0;
6676         if (busiest->nr_running > 1) {
6677                 /*
6678                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6679                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6680                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6681                  * correctly treated as an imbalance.
6682                  */
6683                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6684                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6685                 env.src_rq    = busiest;
6686                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6687
6688 more_balance:
6689                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6690
6691                 /*
6692                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6693                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6694                  */
6695                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6696
6697                 /*
6698                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6699                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6700                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6701                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6702                  * See task_rq_lock() family for the details.
6703                  */
6704
6705                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6706
6707                 if (cur_ld_moved) {
6708                         attach_tasks(&env);
6709                         ld_moved += cur_ld_moved;
6710                 }
6711
6712                 local_irq_restore(flags);
6713
6714                 /*
6715                  * some other cpu did the load balance for us.
6716                  */
6717                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6718                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6719
6720                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6721                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6722                         goto more_balance;
6723                 }
6724
6725                 /*
6726                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6727                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6728                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6729                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6730                  * sched_group.
6731                  *
6732                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6733                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6734                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6735                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6736                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6737                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6738                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6739                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6740                  * This however should not happen so much in practice and
6741                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6742                  * excess load moved.
6743                  */
6744                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6745
6746                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6747                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6748
6749                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6750                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6751                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6752                         env.loop         = 0;
6753                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6754
6755                         /*
6756                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6757                          * need to continue with same src_cpu.
6758                          */
6759                         goto more_balance;
6760                 }
6761
6762                 /*
6763                  * We failed to reach balance because of affinity.
6764                  */
6765                 if (sd_parent) {
6766                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6767
6768                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
6769                                 *group_imbalance = 1;
6770                 }
6771
6772                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6773                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6774                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6775                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6776                                 env.loop = 0;
6777                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6778                                 goto redo;
6779                         }
6780                         goto out_all_pinned;
6781                 }
6782         }
6783
6784         if (!ld_moved) {
6785                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6786                 /*
6787                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6788                  * We do not want newidle balance, which can be very
6789                  * frequent, pollute the failure counter causing
6790                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6791                  */
6792                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6793                         sd->nr_balance_failed++;
6794
6795                 if (need_active_balance(&env)) {
6796                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6797
6798                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6799                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6800                          * moved to this_cpu
6801                          */
6802                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6803                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6804                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6805                                                             flags);
6806                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6807                                 goto out_one_pinned;
6808                         }
6809
6810                         /*
6811                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6812                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6813                          * only after active load balance is finished.
6814                          */
6815                         if (!busiest->active_balance) {
6816                                 busiest->active_balance = 1;
6817                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6818                                 active_balance = 1;
6819                         }
6820                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6821
6822                         if (active_balance) {
6823                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6824                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6825                                         &busiest->active_balance_work);
6826                         }
6827
6828                         /*
6829                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6830                          * counter.
6831                          */
6832                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6833                 }
6834         } else
6835                 sd->nr_balance_failed = 0;
6836
6837         if (likely(!active_balance)) {
6838                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6839                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6840         } else {
6841                 /*
6842                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6843                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6844                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6845                  * detach_tasks).
6846                  */
6847                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6848                         sd->balance_interval *= 2;
6849         }
6850
6851         goto out;
6852
6853 out_balanced:
6854         /*
6855          * We reach balance although we may have faced some affinity
6856          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
6857          */
6858         if (sd_parent) {
6859                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6860
6861                 if (*group_imbalance)
6862                         *group_imbalance = 0;
6863         }
6864
6865 out_all_pinned:
6866         /*
6867          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
6868          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
6869          * can try to migrate them.
6870          */
6871         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6872
6873         sd->nr_balance_failed = 0;
6874
6875 out_one_pinned:
6876         /* tune up the balancing interval */
6877         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6878                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6879                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6880                 sd->balance_interval *= 2;
6881
6882         ld_moved = 0;
6883 out:
6884         return ld_moved;
6885 }
6886
6887 static inline unsigned long
6888 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6889 {
6890         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6891
6892         if (cpu_busy)
6893                 interval *= sd->busy_factor;
6894
6895         /* scale ms to jiffies */
6896         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6897         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6898
6899         return interval;
6900 }
6901
6902 static inline void
6903 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6904 {
6905         unsigned long interval, next;
6906
6907         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6908         next = sd->last_balance + interval;
6909
6910         if (time_after(*next_balance, next))
6911                 *next_balance = next;
6912 }
6913
6914 /*
6915  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6916  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6917  */
6918 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6919 {
6920         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6921         int this_cpu = this_rq->cpu;
6922         struct sched_domain *sd;
6923         int pulled_task = 0;
6924         u64 curr_cost = 0;
6925
6926         idle_enter_fair(this_rq);
6927
6928         /*
6929          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6930          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6931          */
6932         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6933
6934         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6935             !this_rq->rd->overload) {
6936                 rcu_read_lock();
6937                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6938                 if (sd)
6939                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6940                 rcu_read_unlock();
6941
6942                 goto out;
6943         }
6944
6945         /*
6946          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6947          */
6948         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6949
6950         update_blocked_averages(this_cpu);
6951         rcu_read_lock();
6952         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6953                 int continue_balancing = 1;
6954                 u64 t0, domain_cost;
6955
6956                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6957                         continue;
6958
6959                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6960                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6961                         break;
6962                 }
6963
6964                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6965                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6966
6967                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6968                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6969                                                    &continue_balancing);
6970
6971                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6972                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6973                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6974
6975                         curr_cost += domain_cost;
6976                 }
6977
6978                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6979
6980                 /*
6981                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6982                  * now runnable tasks on this rq.
6983                  */
6984                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6985                         break;
6986         }
6987         rcu_read_unlock();
6988
6989         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6990
6991         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6992                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6993
6994         /*
6995          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
6996          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
6997          * pretend we pulled a task.
6998          */
6999         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7000                 pulled_task = 1;
7001
7002 out:
7003         /* Move the next balance forward */
7004         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7005                 this_rq->next_balance = next_balance;
7006
7007         /* Is there a task of a high priority class? */
7008         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7009                 pulled_task = -1;
7010
7011         if (pulled_task) {
7012                 idle_exit_fair(this_rq);
7013                 this_rq->idle_stamp = 0;
7014         }
7015
7016         return pulled_task;
7017 }
7018
7019 /*
7020  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7021  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7022  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7023  * avoids physical / logical imbalances.
7024  */
7025 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7026 {
7027         struct rq *busiest_rq = data;
7028         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7029         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7030         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7031         struct sched_domain *sd;
7032         struct task_struct *p = NULL;
7033
7034         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7035
7036         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7037         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7038                      !busiest_rq->active_balance))
7039                 goto out_unlock;
7040
7041         /* Is there any task to move? */
7042         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7043                 goto out_unlock;
7044
7045         /*
7046          * This condition is "impossible", if it occurs
7047          * we need to fix it. Originally reported by
7048          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7049          */
7050         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7051
7052         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7053         rcu_read_lock();
7054         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7055                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7056                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7057                                 break;
7058         }
7059
7060         if (likely(sd)) {
7061                 struct lb_env env = {
7062                         .sd             = sd,
7063                         .dst_cpu        = target_cpu,
7064                         .dst_rq         = target_rq,
7065                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7066                         .src_rq         = busiest_rq,
7067                         .idle           = CPU_IDLE,
7068                 };
7069
7070                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7071
7072                 p = detach_one_task(&env);
7073                 if (p)
7074                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7075                 else
7076                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7077         }
7078         rcu_read_unlock();
7079 out_unlock:
7080         busiest_rq->active_balance = 0;
7081         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7082
7083         if (p)
7084                 attach_one_task(target_rq, p);
7085
7086         local_irq_enable();
7087
7088         return 0;
7089 }
7090
7091 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7092 {
7093         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7094 }
7095
7096 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7097 /*
7098  * idle load balancing details
7099  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7100  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7101  *   load balancing for all the idle CPUs.
7102  */
7103 static struct {
7104         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7105         atomic_t nr_cpus;
7106         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7107 } nohz ____cacheline_aligned;
7108
7109 static inline int find_new_ilb(void)
7110 {
7111         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7112
7113         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7114                 return ilb;
7115
7116         return nr_cpu_ids;
7117 }
7118
7119 /*
7120  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7121  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7122  * CPU (if there is one).
7123  */
7124 static void nohz_balancer_kick(void)
7125 {
7126         int ilb_cpu;
7127
7128         nohz.next_balance++;
7129
7130         ilb_cpu = find_new_ilb();
7131
7132         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7133                 return;
7134
7135         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7136                 return;
7137         /*
7138          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7139          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7140          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7141          * will be run before returning from the IPI.
7142          */
7143         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7144         return;
7145 }
7146
7147 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7148 {
7149         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7150                 /*
7151                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7152                  */
7153                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7154                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7155                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7156                 }
7157                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7158         }
7159 }
7160
7161 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7162 {
7163         struct sched_domain *sd;
7164         int cpu = smp_processor_id();
7165
7166         rcu_read_lock();
7167         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7168
7169         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7170                 goto unlock;
7171         sd->nohz_idle = 0;
7172
7173         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7174 unlock:
7175         rcu_read_unlock();
7176 }
7177
7178 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7179 {
7180         struct sched_domain *sd;
7181         int cpu = smp_processor_id();
7182
7183         rcu_read_lock();
7184         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7185
7186         if (!sd || sd->nohz_idle)
7187                 goto unlock;
7188         sd->nohz_idle = 1;
7189
7190         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7191 unlock:
7192         rcu_read_unlock();
7193 }
7194
7195 /*
7196  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7197  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7198  */
7199 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7200 {
7201         /*
7202          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7203          */
7204         if (!cpu_active(cpu))
7205                 return;
7206
7207         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7208                 return;
7209
7210         /*
7211          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7212          */
7213         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7214                 return;
7215
7216         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7217         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7218         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7219 }
7220
7221 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7222                                         unsigned long action, void *hcpu)
7223 {
7224         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7225         case CPU_DYING:
7226                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7227                 return NOTIFY_OK;
7228         default:
7229                 return NOTIFY_DONE;
7230         }
7231 }
7232 #endif
7233
7234 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7235
7236 /*
7237  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7238  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7239  */
7240 void update_max_interval(void)
7241 {
7242         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7243 }
7244
7245 /*
7246  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7247  * and initiates a balancing operation if so.
7248  *
7249  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7250  */
7251 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7252 {
7253         int continue_balancing = 1;
7254         int cpu = rq->cpu;
7255         unsigned long interval;
7256         struct sched_domain *sd;
7257         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7258         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7259         int update_next_balance = 0;
7260         int need_serialize, need_decay = 0;
7261         u64 max_cost = 0;
7262
7263         update_blocked_averages(cpu);
7264
7265         rcu_read_lock();
7266         for_each_domain(cpu, sd) {
7267                 /*
7268                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7269                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7270                  */
7271                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7272                         sd->max_newidle_lb_cost =
7273                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7274                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7275                         need_decay = 1;
7276                 }
7277                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7278
7279                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7280                         continue;
7281
7282                 /*
7283                  * Stop the load balance at this level. There is another
7284                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7285                  * actively.
7286                  */
7287                 if (!continue_balancing) {
7288                         if (need_decay)
7289                                 continue;
7290                         break;
7291                 }
7292
7293                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7294
7295                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7296                 if (need_serialize) {
7297                         if (!spin_trylock(&balancing))
7298                                 goto out;
7299                 }
7300
7301                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7302                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7303                                 /*
7304                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7305                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7306                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7307                                  */
7308                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7309                         }
7310                         sd->last_balance = jiffies;
7311                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7312                 }
7313                 if (need_serialize)
7314                         spin_unlock(&balancing);
7315 out:
7316                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7317                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7318                         update_next_balance = 1;
7319                 }
7320         }
7321         if (need_decay) {
7322                 /*
7323                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7324                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7325                  */
7326                 rq->max_idle_balance_cost =
7327                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7328         }
7329         rcu_read_unlock();
7330
7331         /*
7332          * next_balance will be updated only when there is a need.
7333          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7334          * updated.
7335          */
7336         if (likely(update_next_balance))
7337                 rq->next_balance = next_balance;
7338 }
7339
7340 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7341 /*
7342  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7343  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7344  */
7345 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7346 {
7347         int this_cpu = this_rq->cpu;
7348         struct rq *rq;
7349         int balance_cpu;
7350
7351         if (idle != CPU_IDLE ||
7352             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7353                 goto end;
7354
7355         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7356                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7357                         continue;
7358
7359                 /*
7360                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7361                  * work being done for other cpus. Next load
7362                  * balancing owner will pick it up.
7363                  */
7364                 if (need_resched())
7365                         break;
7366
7367                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7368
7369                 /*
7370                  * If time for next balance is due,
7371                  * do the balance.
7372                  */
7373                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7374                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7375                         update_rq_clock(rq);
7376                         update_idle_cpu_load(rq);
7377                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7378                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7379                 }
7380
7381                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7382                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7383         }
7384         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7385 end:
7386         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7387 }
7388
7389 /*
7390  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7391  * of an idle cpu is the system.
7392  *   - This rq has more than one task.
7393  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7394  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7395  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7396  *     domain span are idle.
7397  */
7398 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7399 {
7400         unsigned long now = jiffies;
7401         struct sched_domain *sd;
7402         struct sched_group_capacity *sgc;
7403         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7404
7405         if (unlikely(rq->idle_balance))
7406                 return 0;
7407
7408        /*
7409         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7410         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7411         */
7412         set_cpu_sd_state_busy();
7413         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7414
7415         /*
7416          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7417          * balancing.
7418          */
7419         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7420                 return 0;
7421
7422         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7423                 return 0;
7424
7425         if (rq->nr_running >= 2)
7426                 goto need_kick;
7427
7428         rcu_read_lock();
7429         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7430
7431         if (sd) {
7432                 sgc = sd->groups->sgc;
7433                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7434
7435                 if (nr_busy > 1)
7436                         goto need_kick_unlock;
7437         }
7438
7439         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7440
7441         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7442                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7443                 goto need_kick_unlock;
7444
7445         rcu_read_unlock();
7446         return 0;
7447
7448 need_kick_unlock:
7449         rcu_read_unlock();
7450 need_kick:
7451         return 1;
7452 }
7453 #else
7454 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7455 #endif
7456
7457 /*
7458  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7459  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7460  */
7461 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7462 {
7463         struct rq *this_rq = this_rq();
7464         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7465                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7466
7467         rebalance_domains(this_rq, idle);
7468
7469         /*
7470          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7471          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7472          * stopped.
7473          */
7474         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7475 }
7476
7477 /*
7478  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7479  */
7480 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7481 {
7482         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7483         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7484                 return;
7485
7486         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7487                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7488 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7489         if (nohz_kick_needed(rq))
7490                 nohz_balancer_kick();
7491 #endif
7492 }
7493
7494 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7495 {
7496         update_sysctl();
7497
7498         update_runtime_enabled(rq);
7499 }
7500
7501 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7502 {
7503         update_sysctl();
7504
7505         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7506         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7507 }
7508
7509 #endif /* CONFIG_SMP */
7510
7511 /*
7512  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7513  */
7514 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7515 {
7516         struct cfs_rq *cfs_rq;
7517         struct sched_entity *se = &curr->se;
7518
7519         for_each_sched_entity(se) {
7520                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7521                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7522         }
7523
7524         if (numabalancing_enabled)
7525                 task_tick_numa(rq, curr);
7526
7527         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7528 }
7529
7530 /*
7531  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7532  *  - child not yet on the tasklist
7533  *  - preemption disabled
7534  */
7535 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7536 {
7537         struct cfs_rq *cfs_rq;
7538         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7539         int this_cpu = smp_processor_id();
7540         struct rq *rq = this_rq();
7541         unsigned long flags;
7542
7543         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7544
7545         update_rq_clock(rq);
7546
7547         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7548         curr = cfs_rq->curr;
7549
7550         /*
7551          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7552          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7553          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7554          * of child point to valid ones.
7555          */
7556         rcu_read_lock();
7557         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7558         rcu_read_unlock();
7559
7560         update_curr(cfs_rq);
7561
7562         if (curr)
7563                 se->vruntime = curr->vruntime;
7564         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7565
7566         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7567                 /*
7568                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7569                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7570                  */
7571                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7572                 resched_curr(rq);
7573         }
7574
7575         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7576
7577         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7578 }
7579
7580 /*
7581  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7582  * the current task.
7583  */
7584 static void
7585 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7586 {
7587         if (!task_on_rq_queued(p))
7588                 return;
7589
7590         /*
7591          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7592          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7593          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7594          */
7595         if (rq->curr == p) {
7596                 if (p->prio > oldprio)
7597                         resched_curr(rq);
7598         } else
7599                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7600 }
7601
7602 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7603 {
7604         struct sched_entity *se = &p->se;
7605         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7606
7607         /*
7608          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7609          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7610          * do the right thing.
7611          *
7612          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7613          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7614          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7615          */
7616         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7617                 /*
7618                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7619                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7620                  */
7621                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7622                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7623         }
7624
7625 #ifdef CONFIG_SMP
7626         /*
7627         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7628         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7629         * switch back.
7630         */
7631         if (se->avg.decay_count) {
7632                 __synchronize_entity_decay(se);
7633                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7634         }
7635 #endif
7636 }
7637
7638 /*
7639  * We switched to the sched_fair class.
7640  */
7641 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7642 {
7643 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7644         struct sched_entity *se = &p->se;
7645         /*
7646          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7647          * class maintain depth value), reset depth properly.
7648          */
7649         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7650 #endif
7651         if (!task_on_rq_queued(p))
7652                 return;
7653
7654         /*
7655          * We were most likely switched from sched_rt, so
7656          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7657          * if we can still preempt the current task.
7658          */
7659         if (rq->curr == p)
7660                 resched_curr(rq);
7661         else
7662                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7663 }
7664
7665 /* Account for a task changing its policy or group.
7666  *
7667  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7668  * migrates between groups/classes.
7669  */
7670 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7671 {
7672         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7673
7674         for_each_sched_entity(se) {
7675                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7676
7677                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7678                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7679                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7680         }
7681 }
7682
7683 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7684 {
7685         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7686         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7687 #ifndef CONFIG_64BIT
7688         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7689 #endif
7690 #ifdef CONFIG_SMP
7691         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7692         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7693 #endif
7694 }
7695
7696 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7697 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7698 {
7699         struct sched_entity *se = &p->se;
7700         struct cfs_rq *cfs_rq;
7701
7702         /*
7703          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7704          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7705          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7706          * bonus in place_entity()).
7707          *
7708          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7709          * ->vruntime to a relative base.
7710          *
7711          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7712          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7713          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7714          */
7715         /*
7716          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7717          * But there are some cases where it has already been normalized:
7718          *
7719          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7720          *   wake_up_new_task().
7721          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7722          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7723          *
7724          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7725          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7726          */
7727         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7728                 queued = 1;
7729
7730         if (!queued)
7731                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7732         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7733         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7734         if (!queued) {
7735                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7736                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7737 #ifdef CONFIG_SMP
7738                 /*
7739                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7740                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7741                  * decay.
7742                  */
7743                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7744                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7745 #endif
7746         }
7747 }
7748
7749 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7750 {
7751         int i;
7752
7753         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7754
7755         for_each_possible_cpu(i) {
7756                 if (tg->cfs_rq)
7757                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7758                 if (tg->se)
7759                         kfree(tg->se[i]);
7760         }
7761
7762         kfree(tg->cfs_rq);
7763         kfree(tg->se);
7764 }
7765
7766 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7767 {
7768         struct cfs_rq *cfs_rq;
7769         struct sched_entity *se;
7770         int i;
7771
7772         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7773         if (!tg->cfs_rq)
7774                 goto err;
7775         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7776         if (!tg->se)
7777                 goto err;
7778
7779         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7780
7781         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7782
7783         for_each_possible_cpu(i) {
7784                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7785                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7786                 if (!cfs_rq)
7787                         goto err;
7788
7789                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7790                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7791                 if (!se)
7792                         goto err_free_rq;
7793
7794                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7795                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7796         }
7797
7798         return 1;
7799
7800 err_free_rq:
7801         kfree(cfs_rq);
7802 err:
7803         return 0;
7804 }
7805
7806 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7807 {
7808         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7809         unsigned long flags;
7810
7811         /*
7812         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7813         * check on_list without danger of it being re-added.
7814         */
7815         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7816                 return;
7817
7818         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7819         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7820         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7821 }
7822
7823 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7824                         struct sched_entity *se, int cpu,
7825                         struct sched_entity *parent)
7826 {
7827         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7828
7829         cfs_rq->tg = tg;
7830         cfs_rq->rq = rq;
7831         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7832
7833         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7834         tg->se[cpu] = se;
7835
7836         /* se could be NULL for root_task_group */
7837         if (!se)
7838                 return;
7839
7840         if (!parent) {
7841                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7842                 se->depth = 0;
7843         } else {
7844                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7845                 se->depth = parent->depth + 1;
7846         }
7847
7848         se->my_q = cfs_rq;
7849         /* guarantee group entities always have weight */
7850         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7851         se->parent = parent;
7852 }
7853
7854 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7855
7856 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7857 {
7858         int i;
7859         unsigned long flags;
7860
7861         /*
7862          * We can't change the weight of the root cgroup.
7863          */
7864         if (!tg->se[0])
7865                 return -EINVAL;
7866
7867         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7868
7869         mutex_lock(&shares_mutex);
7870         if (tg->shares == shares)
7871                 goto done;
7872
7873         tg->shares = shares;
7874         for_each_possible_cpu(i) {
7875                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7876                 struct sched_entity *se;
7877
7878                 se = tg->se[i];
7879                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7880                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7881
7882                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7883                 update_rq_clock(rq);
7884                 for_each_sched_entity(se)
7885                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7886                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7887         }
7888
7889 done:
7890         mutex_unlock(&shares_mutex);
7891         return 0;
7892 }
7893 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7894
7895 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7896
7897 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7898 {
7899         return 1;
7900 }
7901
7902 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7903
7904 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7905
7906
7907 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7908 {
7909         struct sched_entity *se = &task->se;
7910         unsigned int rr_interval = 0;
7911
7912         /*
7913          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7914          * idle runqueue:
7915          */
7916         if (rq->cfs.load.weight)
7917                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7918
7919         return rr_interval;
7920 }
7921
7922 /*
7923  * All the scheduling class methods:
7924  */
7925 const struct sched_class fair_sched_class = {
7926         .next                   = &idle_sched_class,
7927         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7928         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7929         .yield_task             = yield_task_fair,
7930         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7931
7932         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7933
7934         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7935         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7936
7937 #ifdef CONFIG_SMP
7938         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7939         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7940
7941         .rq_online              = rq_online_fair,
7942         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7943
7944         .task_waking            = task_waking_fair,
7945 #endif
7946
7947         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7948         .task_tick              = task_tick_fair,
7949         .task_fork              = task_fork_fair,
7950
7951         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7952         .switched_from          = switched_from_fair,
7953         .switched_to            = switched_to_fair,
7954
7955         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7956
7957 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7958         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7959 #endif
7960 };
7961
7962 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7963 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7964 {
7965         struct cfs_rq *cfs_rq;
7966
7967         rcu_read_lock();
7968         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7969                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7970         rcu_read_unlock();
7971 }
7972 #endif
7973
7974 __init void init_sched_fair_class(void)
7975 {
7976 #ifdef CONFIG_SMP
7977         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7978
7979 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7980         nohz.next_balance = jiffies;
7981         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7982         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7983 #endif
7984 #endif /* SMP */
7985
7986 }