sched/numa: Use select_idle_sibling() to select a destination for task_numa_move()
[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                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4526                         want_affine = 1;
4527                 new_cpu = prev_cpu;
4528         }
4529
4530         rcu_read_lock();
4531         for_each_domain(cpu, tmp) {
4532                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4533                         continue;
4534
4535                 /*
4536                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4537                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4538                  */
4539                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4540                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4541                         affine_sd = tmp;
4542                         break;
4543                 }
4544
4545                 if (tmp->flags & sd_flag)
4546                         sd = tmp;
4547         }
4548
4549         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4550                 prev_cpu = cpu;
4551
4552         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4553                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4554                 goto unlock;
4555         }
4556
4557         while (sd) {
4558                 struct sched_group *group;
4559                 int weight;
4560
4561                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4562                         sd = sd->child;
4563                         continue;
4564                 }
4565
4566                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4567                 if (!group) {
4568                         sd = sd->child;
4569                         continue;
4570                 }
4571
4572                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4573                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4574                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4575                         sd = sd->child;
4576                         continue;
4577                 }
4578
4579                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4580                 cpu = new_cpu;
4581                 weight = sd->span_weight;
4582                 sd = NULL;
4583                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4584                         if (weight <= tmp->span_weight)
4585                                 break;
4586                         if (tmp->flags & sd_flag)
4587                                 sd = tmp;
4588                 }
4589                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4590         }
4591 unlock:
4592         rcu_read_unlock();
4593
4594         return new_cpu;
4595 }
4596
4597 /*
4598  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4599  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4600  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4601  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4602  */
4603 static void
4604 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4605 {
4606         struct sched_entity *se = &p->se;
4607         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4608
4609         /*
4610          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4611          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4612          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4613          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4614          */
4615         if (se->avg.decay_count) {
4616                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4617                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4618                                                 &cfs_rq->removed_load);
4619         }
4620
4621         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4622         se->exec_start = 0;
4623 }
4624 #endif /* CONFIG_SMP */
4625
4626 static unsigned long
4627 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4628 {
4629         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4630
4631         /*
4632          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4633          * to virtual-time in his units.
4634          *
4635          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4636          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4637          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4638          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4639          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4640          *
4641          * This is especially important for buddies when the leftmost
4642          * task is higher priority than the buddy.
4643          */
4644         return calc_delta_fair(gran, se);
4645 }
4646
4647 /*
4648  * Should 'se' preempt 'curr'.
4649  *
4650  *             |s1
4651  *        |s2
4652  *   |s3
4653  *         g
4654  *      |<--->|c
4655  *
4656  *  w(c, s1) = -1
4657  *  w(c, s2) =  0
4658  *  w(c, s3) =  1
4659  *
4660  */
4661 static int
4662 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4663 {
4664         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4665
4666         if (vdiff <= 0)
4667                 return -1;
4668
4669         gran = wakeup_gran(curr, se);
4670         if (vdiff > gran)
4671                 return 1;
4672
4673         return 0;
4674 }
4675
4676 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4677 {
4678         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4679                 return;
4680
4681         for_each_sched_entity(se)
4682                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4683 }
4684
4685 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4686 {
4687         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4688                 return;
4689
4690         for_each_sched_entity(se)
4691                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4692 }
4693
4694 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4695 {
4696         for_each_sched_entity(se)
4697                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4698 }
4699
4700 /*
4701  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4702  */
4703 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4704 {
4705         struct task_struct *curr = rq->curr;
4706         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4707         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4708         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4709         int next_buddy_marked = 0;
4710
4711         if (unlikely(se == pse))
4712                 return;
4713
4714         /*
4715          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4716          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4717          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4718          * next-buddy nomination below.
4719          */
4720         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4721                 return;
4722
4723         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4724                 set_next_buddy(pse);
4725                 next_buddy_marked = 1;
4726         }
4727
4728         /*
4729          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4730          * wake up path.
4731          *
4732          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4733          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4734          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4735          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4736          * below.
4737          */
4738         if (test_tsk_need_resched(curr))
4739                 return;
4740
4741         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4742         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4743             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4744                 goto preempt;
4745
4746         /*
4747          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4748          * is driven by the tick):
4749          */
4750         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4751                 return;
4752
4753         find_matching_se(&se, &pse);
4754         update_curr(cfs_rq_of(se));
4755         BUG_ON(!pse);
4756         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4757                 /*
4758                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4759                  * triggering this preemption.
4760                  */
4761                 if (!next_buddy_marked)
4762                         set_next_buddy(pse);
4763                 goto preempt;
4764         }
4765
4766         return;
4767
4768 preempt:
4769         resched_curr(rq);
4770         /*
4771          * Only set the backward buddy when the current task is still
4772          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4773          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4774          * point, either of which can * drop the rq lock.
4775          *
4776          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4777          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4778          */
4779         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4780                 return;
4781
4782         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4783                 set_last_buddy(se);
4784 }
4785
4786 static struct task_struct *
4787 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4788 {
4789         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4790         struct sched_entity *se;
4791         struct task_struct *p;
4792         int new_tasks;
4793
4794 again:
4795 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4796         if (!cfs_rq->nr_running)
4797                 goto idle;
4798
4799         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4800                 goto simple;
4801
4802         /*
4803          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4804          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4805          *
4806          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4807          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4808          */
4809
4810         do {
4811                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4812
4813                 /*
4814                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4815                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4816                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4817                  * forget we've ever seen it.
4818                  */
4819                 if (curr && curr->on_rq)
4820                         update_curr(cfs_rq);
4821                 else
4822                         curr = NULL;
4823
4824                 /*
4825                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4826                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4827                  * nr_running test will indeed be correct.
4828                  */
4829                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4830                         goto simple;
4831
4832                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4833                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4834         } while (cfs_rq);
4835
4836         p = task_of(se);
4837
4838         /*
4839          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4840          * is a different task than we started out with, try and touch the
4841          * least amount of cfs_rqs.
4842          */
4843         if (prev != p) {
4844                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4845
4846                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4847                         int se_depth = se->depth;
4848                         int pse_depth = pse->depth;
4849
4850                         if (se_depth <= pse_depth) {
4851                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4852                                 pse = parent_entity(pse);
4853                         }
4854                         if (se_depth >= pse_depth) {
4855                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4856                                 se = parent_entity(se);
4857                         }
4858                 }
4859
4860                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4861                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4862         }
4863
4864         if (hrtick_enabled(rq))
4865                 hrtick_start_fair(rq, p);
4866
4867         return p;
4868 simple:
4869         cfs_rq = &rq->cfs;
4870 #endif
4871
4872         if (!cfs_rq->nr_running)
4873                 goto idle;
4874
4875         put_prev_task(rq, prev);
4876
4877         do {
4878                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4879                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4880                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4881         } while (cfs_rq);
4882
4883         p = task_of(se);
4884
4885         if (hrtick_enabled(rq))
4886                 hrtick_start_fair(rq, p);
4887
4888         return p;
4889
4890 idle:
4891         new_tasks = idle_balance(rq);
4892         /*
4893          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4894          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4895          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4896          */
4897         if (new_tasks < 0)
4898                 return RETRY_TASK;
4899
4900         if (new_tasks > 0)
4901                 goto again;
4902
4903         return NULL;
4904 }
4905
4906 /*
4907  * Account for a descheduled task:
4908  */
4909 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4910 {
4911         struct sched_entity *se = &prev->se;
4912         struct cfs_rq *cfs_rq;
4913
4914         for_each_sched_entity(se) {
4915                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4916                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4917         }
4918 }
4919
4920 /*
4921  * sched_yield() is very simple
4922  *
4923  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4924  */
4925 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4926 {
4927         struct task_struct *curr = rq->curr;
4928         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4929         struct sched_entity *se = &curr->se;
4930
4931         /*
4932          * Are we the only task in the tree?
4933          */
4934         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4935                 return;
4936
4937         clear_buddies(cfs_rq, se);
4938
4939         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4940                 update_rq_clock(rq);
4941                 /*
4942                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4943                  */
4944                 update_curr(cfs_rq);
4945                 /*
4946                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4947                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4948                  * and double the fastpath cost.
4949                  */
4950                  rq->skip_clock_update = 1;
4951         }
4952
4953         set_skip_buddy(se);
4954 }
4955
4956 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4957 {
4958         struct sched_entity *se = &p->se;
4959
4960         /* throttled hierarchies are not runnable */
4961         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4962                 return false;
4963
4964         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4965         set_next_buddy(se);
4966
4967         yield_task_fair(rq);
4968
4969         return true;
4970 }
4971
4972 #ifdef CONFIG_SMP
4973 /**************************************************
4974  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4975  *
4976  * BASICS
4977  *
4978  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4979  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4980  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4981  *
4982  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4983  *
4984  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4985  * W_i,0 is defined as:
4986  *
4987  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4988  *
4989  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4990  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4991  *
4992  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4993  * weight:
4994  *
4995  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4996  *
4997  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
4998  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4999  * can also include other factors [XXX].
5000  *
5001  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5002  * directly from (1):
5003  *
5004  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5005  *
5006  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5007  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5008  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5009  *
5010  * [XXX expand on:
5011  *     - infeasible weights;
5012  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5013  *
5014  *
5015  * SCHED DOMAINS
5016  *
5017  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5018  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5019  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5020  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5021  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5022  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5023  * the groups.
5024  *
5025  * This yields:
5026  *
5027  *     log_2 n     1     n
5028  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5029  *     i = 0      2^i   2^i
5030  *                               `- size of each group
5031  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5032  *         |         `- freq
5033  *         `- sum over all levels
5034  *
5035  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5036  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5037  *
5038  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5039  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5040  *
5041  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5042  *
5043  *             log_2 n     
5044  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5045  *             k = 0
5046  *
5047  * And you'll find that:
5048  *
5049  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5050  *
5051  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5052  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5053  * of:
5054  *
5055  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5056  *
5057  *
5058  * WORK CONSERVING
5059  *
5060  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5061  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5062  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5063  *
5064  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5065  * time.
5066  *
5067  * [XXX more?]
5068  *
5069  *
5070  * CGROUPS
5071  *
5072  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5073  *
5074  *                                s_k,i
5075  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5076  *                                 S_k
5077  *
5078  * Where
5079  *
5080  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5081  *
5082  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5083  *
5084  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5085  * property.
5086  *
5087  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5088  *      rewrite all of this once again.]
5089  */ 
5090
5091 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5092
5093 enum fbq_type { regular, remote, all };
5094
5095 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5096 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5097 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5098 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5099
5100 struct lb_env {
5101         struct sched_domain     *sd;
5102
5103         struct rq               *src_rq;
5104         int                     src_cpu;
5105
5106         int                     dst_cpu;
5107         struct rq               *dst_rq;
5108
5109         struct cpumask          *dst_grpmask;
5110         int                     new_dst_cpu;
5111         enum cpu_idle_type      idle;
5112         long                    imbalance;
5113         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5114         struct cpumask          *cpus;
5115
5116         unsigned int            flags;
5117
5118         unsigned int            loop;
5119         unsigned int            loop_break;
5120         unsigned int            loop_max;
5121
5122         enum fbq_type           fbq_type;
5123         struct list_head        tasks;
5124 };
5125
5126 /*
5127  * Is this task likely cache-hot:
5128  */
5129 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5130 {
5131         s64 delta;
5132
5133         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5134
5135         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5136                 return 0;
5137
5138         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5139                 return 0;
5140
5141         /*
5142          * Buddy candidates are cache hot:
5143          */
5144         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5145                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5146                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5147                 return 1;
5148
5149         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5150                 return 1;
5151         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5152                 return 0;
5153
5154         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5155
5156         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5157 }
5158
5159 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5160 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5161 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5162 {
5163         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5164         int src_nid, dst_nid;
5165
5166         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5167             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5168                 return false;
5169         }
5170
5171         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5172         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5173
5174         if (src_nid == dst_nid)
5175                 return false;
5176
5177         if (numa_group) {
5178                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5179                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5180                         return false;
5181
5182                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5183                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5184                         return true;
5185
5186                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5187         }
5188
5189         /* Encourage migration to the preferred node. */
5190         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5191                 return true;
5192
5193         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5194 }
5195
5196
5197 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5198 {
5199         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5200         int src_nid, dst_nid;
5201
5202         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5203                 return false;
5204
5205         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5206                 return false;
5207
5208         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5209         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5210
5211         if (src_nid == dst_nid)
5212                 return false;
5213
5214         if (numa_group) {
5215                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5216                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5217                         return false;
5218
5219                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5220                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5221                         return true;
5222
5223                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5224         }
5225
5226         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5227         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5228                 return true;
5229
5230         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5231 }
5232
5233 #else
5234 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5235                                              struct lb_env *env)
5236 {
5237         return false;
5238 }
5239
5240 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5241                                              struct lb_env *env)
5242 {
5243         return false;
5244 }
5245 #endif
5246
5247 /*
5248  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5249  */
5250 static
5251 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5252 {
5253         int tsk_cache_hot = 0;
5254
5255         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5256
5257         /*
5258          * We do not migrate tasks that are:
5259          * 1) throttled_lb_pair, or
5260          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5261          * 3) running (obviously), or
5262          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5263          */
5264         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5265                 return 0;
5266
5267         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5268                 int cpu;
5269
5270                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5271
5272                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5273
5274                 /*
5275                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5276                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5277                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5278                  *
5279                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5280                  * one in current iteration.
5281                  */
5282                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5283                         return 0;
5284
5285                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5286                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5287                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5288                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5289                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5290                                 break;
5291                         }
5292                 }
5293
5294                 return 0;
5295         }
5296
5297         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5298         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5299
5300         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5301                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5302                 return 0;
5303         }
5304
5305         /*
5306          * Aggressive migration if:
5307          * 1) destination numa is preferred
5308          * 2) task is cache cold, or
5309          * 3) too many balance attempts have failed.
5310          */
5311         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5312         if (!tsk_cache_hot)
5313                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5314
5315         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
5316 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
5317                 if (tsk_cache_hot) {
5318                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5319                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5320                 }
5321 #endif
5322                 return 1;
5323         }
5324
5325         if (!tsk_cache_hot ||
5326                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5327
5328                 if (tsk_cache_hot) {
5329                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5330                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5331                 }
5332
5333                 return 1;
5334         }
5335
5336         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5337         return 0;
5338 }
5339
5340 /*
5341  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5342  */
5343 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5344 {
5345         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5346
5347         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5348         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5349         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5350 }
5351
5352 /*
5353  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5354  * part of active balancing operations within "domain".
5355  *
5356  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5357  */
5358 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5359 {
5360         struct task_struct *p, *n;
5361
5362         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5363
5364         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5365                 if (!can_migrate_task(p, env))
5366                         continue;
5367
5368                 detach_task(p, env);
5369
5370                 /*
5371                  * Right now, this is only the second place where
5372                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5373                  * so we can safely collect stats here rather than
5374                  * inside detach_tasks().
5375                  */
5376                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5377                 return p;
5378         }
5379         return NULL;
5380 }
5381
5382 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5383
5384 /*
5385  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5386  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5387  *
5388  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5389  */
5390 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5391 {
5392         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5393         struct task_struct *p;
5394         unsigned long load;
5395         int detached = 0;
5396
5397         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5398
5399         if (env->imbalance <= 0)
5400                 return 0;
5401
5402         while (!list_empty(tasks)) {
5403                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5404
5405                 env->loop++;
5406                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5407                 if (env->loop > env->loop_max)
5408                         break;
5409
5410                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5411                 if (env->loop > env->loop_break) {
5412                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5413                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5414                         break;
5415                 }
5416
5417                 if (!can_migrate_task(p, env))
5418                         goto next;
5419
5420                 load = task_h_load(p);
5421
5422                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5423                         goto next;
5424
5425                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5426                         goto next;
5427
5428                 detach_task(p, env);
5429                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5430
5431                 detached++;
5432                 env->imbalance -= load;
5433
5434 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5435                 /*
5436                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5437                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5438                  * the critical section.
5439                  */
5440                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5441                         break;
5442 #endif
5443
5444                 /*
5445                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5446                  * weighted load.
5447                  */
5448                 if (env->imbalance <= 0)
5449                         break;
5450
5451                 continue;
5452 next:
5453                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5454         }
5455
5456         /*
5457          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5458          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5459          * than inside detach_one_task().
5460          */
5461         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5462
5463         return detached;
5464 }
5465
5466 /*
5467  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5468  */
5469 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5470 {
5471         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5472
5473         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5474         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5475         activate_task(rq, p, 0);
5476         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5477 }
5478
5479 /*
5480  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5481  * its new rq.
5482  */
5483 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5484 {
5485         raw_spin_lock(&rq->lock);
5486         attach_task(rq, p);
5487         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5488 }
5489
5490 /*
5491  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5492  * new rq.
5493  */
5494 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5495 {
5496         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5497         struct task_struct *p;
5498
5499         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5500
5501         while (!list_empty(tasks)) {
5502                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5503                 list_del_init(&p->se.group_node);
5504
5505                 attach_task(env->dst_rq, p);
5506         }
5507
5508         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5509 }
5510
5511 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5512 /*
5513  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5514  */
5515 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5516 {
5517         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5518         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5519
5520         /* throttled entities do not contribute to load */
5521         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5522                 return;
5523
5524         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5525
5526         if (se) {
5527                 update_entity_load_avg(se, 1);
5528                 /*
5529                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5530                  * list removal.  This generally implies that all our children
5531                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5532                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5533                  * at enqueue.
5534                  *
5535                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5536                  */
5537                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5538                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5539         } else {
5540                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5541                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5542         }
5543 }
5544
5545 static void update_blocked_averages(int cpu)
5546 {
5547         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5548         struct cfs_rq *cfs_rq;
5549         unsigned long flags;
5550
5551         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5552         update_rq_clock(rq);
5553         /*
5554          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5555          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5556          */
5557         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5558                 /*
5559                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5560                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5561                  * groups does not result in continually extending hold time.
5562                  */
5563                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5564         }
5565
5566         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5567 }
5568
5569 /*
5570  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5571  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5572  * group is a fraction of its parents load.
5573  */
5574 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5575 {
5576         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5577         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5578         unsigned long now = jiffies;
5579         unsigned long load;
5580
5581         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5582                 return;
5583
5584         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5585         for_each_sched_entity(se) {
5586                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5587                 cfs_rq->h_load_next = se;
5588                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5589                         break;
5590         }
5591
5592         if (!se) {
5593                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5594                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5595         }
5596
5597         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5598                 load = cfs_rq->h_load;
5599                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5600                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5601                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5602                 cfs_rq->h_load = load;
5603                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5604         }
5605 }
5606
5607 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5608 {
5609         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5610
5611         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5612         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5613                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5614 }
5615 #else
5616 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5617 {
5618 }
5619
5620 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5621 {
5622         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5623 }
5624 #endif
5625
5626 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5627
5628 enum group_type {
5629         group_other = 0,
5630         group_imbalanced,
5631         group_overloaded,
5632 };
5633
5634 /*
5635  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5636  */
5637 struct sg_lb_stats {
5638         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5639         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5640         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5641         unsigned long load_per_task;
5642         unsigned long group_capacity;
5643         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5644         unsigned int group_capacity_factor;
5645         unsigned int idle_cpus;
5646         unsigned int group_weight;
5647         enum group_type group_type;
5648         int group_has_free_capacity;
5649 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5650         unsigned int nr_numa_running;
5651         unsigned int nr_preferred_running;
5652 #endif
5653 };
5654
5655 /*
5656  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5657  *               during load balancing.
5658  */
5659 struct sd_lb_stats {
5660         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5661         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5662         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5663         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5664         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5665
5666         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5667         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5668 };
5669
5670 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5671 {
5672         /*
5673          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5674          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5675          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5676          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5677          */
5678         *sds = (struct sd_lb_stats){
5679                 .busiest = NULL,
5680                 .local = NULL,
5681                 .total_load = 0UL,
5682                 .total_capacity = 0UL,
5683                 .busiest_stat = {
5684                         .avg_load = 0UL,
5685                         .sum_nr_running = 0,
5686                         .group_type = group_other,
5687                 },
5688         };
5689 }
5690
5691 /**
5692  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5693  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5694  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5695  *
5696  * Return: The load index.
5697  */
5698 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5699                                         enum cpu_idle_type idle)
5700 {
5701         int load_idx;
5702
5703         switch (idle) {
5704         case CPU_NOT_IDLE:
5705                 load_idx = sd->busy_idx;
5706                 break;
5707
5708         case CPU_NEWLY_IDLE:
5709                 load_idx = sd->newidle_idx;
5710                 break;
5711         default:
5712                 load_idx = sd->idle_idx;
5713                 break;
5714         }
5715
5716         return load_idx;
5717 }
5718
5719 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5720 {
5721         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5722 }
5723
5724 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5725 {
5726         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5727 }
5728
5729 static unsigned long default_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5730 {
5731         unsigned long weight = sd->span_weight;
5732         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5733
5734         smt_gain /= weight;
5735
5736         return smt_gain;
5737 }
5738
5739 unsigned long __weak arch_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5740 {
5741         return default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5742 }
5743
5744 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5745 {
5746         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5747         u64 total, available, age_stamp, avg;
5748         s64 delta;
5749
5750         /*
5751          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5752          * we read them once before doing sanity checks on them.
5753          */
5754         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5755         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5756
5757         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5758         if (unlikely(delta < 0))
5759                 delta = 0;
5760
5761         total = sched_avg_period() + delta;
5762
5763         if (unlikely(total < avg)) {
5764                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5765                 available = 0;
5766         } else {
5767                 available = total - avg;
5768         }
5769
5770         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5771                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5772
5773         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5774
5775         return div_u64(available, total);
5776 }
5777
5778 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5779 {
5780         unsigned long weight = sd->span_weight;
5781         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5782         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5783
5784         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && weight > 1) {
5785                 if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5786                         capacity *= arch_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5787                 else
5788                         capacity *= default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5789
5790                 capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5791         }
5792
5793         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5794
5795         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5796                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5797         else
5798                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5799
5800         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5801
5802         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5803         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5804
5805         if (!capacity)
5806                 capacity = 1;
5807
5808         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5809         sdg->sgc->capacity = capacity;
5810 }
5811
5812 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5813 {
5814         struct sched_domain *child = sd->child;
5815         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5816         unsigned long capacity, capacity_orig;
5817         unsigned long interval;
5818
5819         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5820         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5821         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5822
5823         if (!child) {
5824                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5825                 return;
5826         }
5827
5828         capacity_orig = capacity = 0;
5829
5830         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5831                 /*
5832                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5833                  * span the current group.
5834                  */
5835
5836                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5837                         struct sched_group_capacity *sgc;
5838                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5839
5840                         /*
5841                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5842                          * gets here before we've attached the domains to the
5843                          * runqueues.
5844                          *
5845                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5846                          * in update_cpu_capacity().
5847                          *
5848                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5849                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5850                          *
5851                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5852                          */
5853                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5854                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5855                                 capacity += capacity_of(cpu);
5856                                 continue;
5857                         }
5858
5859                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5860                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5861                         capacity += sgc->capacity;
5862                 }
5863         } else  {
5864                 /*
5865                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5866                  * span the current group.
5867                  */ 
5868
5869                 group = child->groups;
5870                 do {
5871                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5872                         capacity += group->sgc->capacity;
5873                         group = group->next;
5874                 } while (group != child->groups);
5875         }
5876
5877         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5878         sdg->sgc->capacity = capacity;
5879 }
5880
5881 /*
5882  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5883  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5884  * which on its own isn't powerful enough.
5885  *
5886  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5887  */
5888 static inline int
5889 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5890 {
5891         /*
5892          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5893          */
5894         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5895                 return 0;
5896
5897         /*
5898          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5899          */
5900         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5901                 return 1;
5902
5903         return 0;
5904 }
5905
5906 /*
5907  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5908  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5909  *
5910  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5911  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5912  * Something like:
5913  *
5914  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5915  *              *     * * *
5916  *
5917  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5918  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5919  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5920  *
5921  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5922  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5923  * moving tasks due to affinity constraints.
5924  *
5925  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5926  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5927  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5928  * to create an effective group imbalance.
5929  *
5930  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5931  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5932  * subtle and fragile situation.
5933  */
5934
5935 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5936 {
5937         return group->sgc->imbalance;
5938 }
5939
5940 /*
5941  * Compute the group capacity factor.
5942  *
5943  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5944  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5945  * and limit unit capacity with that.
5946  */
5947 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5948 {
5949         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5950         unsigned int capacity, capacity_orig;
5951
5952         capacity = group->sgc->capacity;
5953         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5954         cpus = group->group_weight;
5955
5956         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5957         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5958         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5959
5960         capacity_factor = min_t(unsigned,
5961                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5962         if (!capacity_factor)
5963                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5964
5965         return capacity_factor;
5966 }
5967
5968 static enum group_type
5969 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
5970 {
5971         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5972                 return group_overloaded;
5973
5974         if (sg_imbalanced(group))
5975                 return group_imbalanced;
5976
5977         return group_other;
5978 }
5979
5980 /**
5981  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5982  * @env: The load balancing environment.
5983  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5984  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5985  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5986  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5987  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
5988  */
5989 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5990                         struct sched_group *group, int load_idx,
5991                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
5992                         bool *overload)
5993 {
5994         unsigned long load;
5995         int i;
5996
5997         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5998
5999         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6000                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6001
6002                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6003                 if (local_group)
6004                         load = target_load(i, load_idx);
6005                 else
6006                         load = source_load(i, load_idx);
6007
6008                 sgs->group_load += load;
6009                 sgs->sum_nr_running += rq->nr_running;
6010
6011                 if (rq->nr_running > 1)
6012                         *overload = true;
6013
6014 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6015                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6016                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6017 #endif
6018                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6019                 if (idle_cpu(i))
6020                         sgs->idle_cpus++;
6021         }
6022
6023         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6024         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6025         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6026
6027         if (sgs->sum_nr_running)
6028                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6029
6030         sgs->group_weight = group->group_weight;
6031         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6032         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6033
6034         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6035                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6036 }
6037
6038 /**
6039  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6040  * @env: The load balancing environment.
6041  * @sds: sched_domain statistics
6042  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6043  * @sgs: sched_group statistics
6044  *
6045  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6046  * busiest group.
6047  *
6048  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6049  * busiest group. %false otherwise.
6050  */
6051 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6052                                    struct sd_lb_stats *sds,
6053                                    struct sched_group *sg,
6054                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6055 {
6056         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6057
6058         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6059                 return true;
6060
6061         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6062                 return false;
6063
6064         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6065                 return false;
6066
6067         /* This is the busiest node in its class. */
6068         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6069                 return true;
6070
6071         /*
6072          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6073          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6074          * higher than ourself as busy.
6075          */
6076         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6077                 if (!sds->busiest)
6078                         return true;
6079
6080                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6081                         return true;
6082         }
6083
6084         return false;
6085 }
6086
6087 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6088 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6089 {
6090         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6091                 return regular;
6092         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6093                 return remote;
6094         return all;
6095 }
6096
6097 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6098 {
6099         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6100                 return regular;
6101         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6102                 return remote;
6103         return all;
6104 }
6105 #else
6106 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6107 {
6108         return all;
6109 }
6110
6111 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6112 {
6113         return regular;
6114 }
6115 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6116
6117 /**
6118  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6119  * @env: The load balancing environment.
6120  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6121  */
6122 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6123 {
6124         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6125         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6126         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6127         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6128         bool overload = false;
6129
6130         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6131                 prefer_sibling = 1;
6132
6133         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6134
6135         do {
6136                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6137                 int local_group;
6138
6139                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6140                 if (local_group) {
6141                         sds->local = sg;
6142                         sgs = &sds->local_stat;
6143
6144                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6145                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6146                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6147                 }
6148
6149                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6150                                                 &overload);
6151
6152                 if (local_group)
6153                         goto next_group;
6154
6155                 /*
6156                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6157                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6158                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6159                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6160                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6161                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6162                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6163                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6164                  */
6165                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6166                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6167                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6168
6169                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6170                         sds->busiest = sg;
6171                         sds->busiest_stat = *sgs;
6172                 }
6173
6174 next_group:
6175                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6176                 sds->total_load += sgs->group_load;
6177                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6178
6179                 sg = sg->next;
6180         } while (sg != env->sd->groups);
6181
6182         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6183                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6184
6185         if (!env->sd->parent) {
6186                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6187                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6188                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6189         }
6190
6191 }
6192
6193 /**
6194  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6195  *                      sched doman.
6196  *
6197  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6198  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6199  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6200  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6201  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6202  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6203  *
6204  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6205  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6206  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6207  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6208  * number.
6209  *
6210  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6211  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6212  *
6213  * @env: The load balancing environment.
6214  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6215  */
6216 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6217 {
6218         int busiest_cpu;
6219
6220         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6221                 return 0;
6222
6223         if (!sds->busiest)
6224                 return 0;
6225
6226         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6227         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6228                 return 0;
6229
6230         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6231                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6232                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6233
6234         return 1;
6235 }
6236
6237 /**
6238  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6239  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6240  *                      load balancing.
6241  * @env: The load balancing environment.
6242  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6243  */
6244 static inline
6245 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6246 {
6247         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6248         unsigned int imbn = 2;
6249         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6250         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6251
6252         local = &sds->local_stat;
6253         busiest = &sds->busiest_stat;
6254
6255         if (!local->sum_nr_running)
6256                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6257         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6258                 imbn = 1;
6259
6260         scaled_busy_load_per_task =
6261                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6262                 busiest->group_capacity;
6263
6264         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6265             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6266                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6267                 return;
6268         }
6269
6270         /*
6271          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6272          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6273          * moving them.
6274          */
6275
6276         capa_now += busiest->group_capacity *
6277                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6278         capa_now += local->group_capacity *
6279                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6280         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6281
6282         /* Amount of load we'd subtract */
6283         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6284                 capa_move += busiest->group_capacity *
6285                             min(busiest->load_per_task,
6286                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6287         }
6288
6289         /* Amount of load we'd add */
6290         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6291             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6292                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6293                       local->group_capacity;
6294         } else {
6295                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6296                       local->group_capacity;
6297         }
6298         capa_move += local->group_capacity *
6299                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6300         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6301
6302         /* Move if we gain throughput */
6303         if (capa_move > capa_now)
6304                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6305 }
6306
6307 /**
6308  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6309  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6310  * @env: load balance environment
6311  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6312  */
6313 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6314 {
6315         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6316         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6317
6318         local = &sds->local_stat;
6319         busiest = &sds->busiest_stat;
6320
6321         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6322                 /*
6323                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6324                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6325                  */
6326                 busiest->load_per_task =
6327                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6328         }
6329
6330         /*
6331          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6332          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6333          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6334          */
6335         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6336             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6337                 env->imbalance = 0;
6338                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6339         }
6340
6341         /*
6342          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6343          */
6344         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6345             local->group_type   == group_overloaded) {
6346                 load_above_capacity =
6347                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6348
6349                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6350                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6351         }
6352
6353         /*
6354          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6355          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6356          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6357          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6358          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6359          * for the minimum possible imbalance.
6360          */
6361         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6362
6363         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6364         env->imbalance = min(
6365                 max_pull * busiest->group_capacity,
6366                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6367         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6368
6369         /*
6370          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6371          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6372          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6373          * moved
6374          */
6375         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6376                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6377 }
6378
6379 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6380
6381 /**
6382  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6383  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6384  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6385  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6386  * such a group exists.
6387  *
6388  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6389  * to restore balance.
6390  *
6391  * @env: The load balancing environment.
6392  *
6393  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6394  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6395  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6396  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6397  */
6398 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6399 {
6400         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6401         struct sd_lb_stats sds;
6402
6403         init_sd_lb_stats(&sds);
6404
6405         /*
6406          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6407          * this level.
6408          */
6409         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6410         local = &sds.local_stat;
6411         busiest = &sds.busiest_stat;
6412
6413         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6414             check_asym_packing(env, &sds))
6415                 return sds.busiest;
6416
6417         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6418         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6419                 goto out_balanced;
6420
6421         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6422                                                 / sds.total_capacity;
6423
6424         /*
6425          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6426          * work because they assume all things are equal, which typically
6427          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6428          */
6429         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6430                 goto force_balance;
6431
6432         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6433         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6434             !busiest->group_has_free_capacity)
6435                 goto force_balance;
6436
6437         /*
6438          * If the local group is more busy than the selected busiest group
6439          * don't try and pull any tasks.
6440          */
6441         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6442                 goto out_balanced;
6443
6444         /*
6445          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6446          * average load.
6447          */
6448         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6449                 goto out_balanced;
6450
6451         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6452                 /*
6453                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
6454                  * have more tasks than the number of available cpu's and
6455                  * there is no imbalance between this and busiest group
6456                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
6457                  */
6458                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
6459                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
6460                         goto out_balanced;
6461         } else {
6462                 /*
6463                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6464                  * imbalance_pct to be conservative.
6465                  */
6466                 if (100 * busiest->avg_load <=
6467                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6468                         goto out_balanced;
6469         }
6470
6471 force_balance:
6472         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6473         calculate_imbalance(env, &sds);
6474         return sds.busiest;
6475
6476 out_balanced:
6477         env->imbalance = 0;
6478         return NULL;
6479 }
6480
6481 /*
6482  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6483  */
6484 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6485                                      struct sched_group *group)
6486 {
6487         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6488         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6489         int i;
6490
6491         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6492                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6493                 enum fbq_type rt;
6494
6495                 rq = cpu_rq(i);
6496                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6497
6498                 /*
6499                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6500                  *  - regular: there are !numa tasks
6501                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6502                  *  - all:     there is no distinction
6503                  *
6504                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6505                  * ignore those when there's better options.
6506                  *
6507                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6508                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6509                  * queue by moving tasks around inside the node.
6510                  *
6511                  * If we cannot move enough load due to this classification
6512                  * the next pass will adjust the group classification and
6513                  * allow migration of more tasks.
6514                  *
6515                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6516                  */
6517                 if (rt > env->fbq_type)
6518                         continue;
6519
6520                 capacity = capacity_of(i);
6521                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6522                 if (!capacity_factor)
6523                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6524
6525                 wl = weighted_cpuload(i);
6526
6527                 /*
6528                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6529                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6530                  */
6531                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6532                         continue;
6533
6534                 /*
6535                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6536                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6537                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6538                  * potentially running at a lower capacity.
6539                  *
6540                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6541                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6542                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6543                  * our previous maximum.
6544                  */
6545                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6546                         busiest_load = wl;
6547                         busiest_capacity = capacity;
6548                         busiest = rq;
6549                 }
6550         }
6551
6552         return busiest;
6553 }
6554
6555 /*
6556  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6557  * so long as it is large enough.
6558  */
6559 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6560
6561 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6562 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6563
6564 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6565 {
6566         struct sched_domain *sd = env->sd;
6567
6568         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6569
6570                 /*
6571                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6572                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6573                  * lowest numbered CPUs.
6574                  */
6575                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6576                         return 1;
6577         }
6578
6579         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6580 }
6581
6582 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6583
6584 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6585 {
6586         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6587         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6588         int cpu, balance_cpu = -1;
6589
6590         /*
6591          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6592          * to do the newly idle load balance.
6593          */
6594         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6595                 return 1;
6596
6597         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6598         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6599         /* Try to find first idle cpu */
6600         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6601                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6602                         continue;
6603
6604                 balance_cpu = cpu;
6605                 break;
6606         }
6607
6608         if (balance_cpu == -1)
6609                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6610
6611         /*
6612          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6613          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6614          */
6615         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6616 }
6617
6618 /*
6619  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6620  * tasks if there is an imbalance.
6621  */
6622 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6623                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6624                         int *continue_balancing)
6625 {
6626         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6627         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6628         struct sched_group *group;
6629         struct rq *busiest;
6630         unsigned long flags;
6631         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6632
6633         struct lb_env env = {
6634                 .sd             = sd,
6635                 .dst_cpu        = this_cpu,
6636                 .dst_rq         = this_rq,
6637                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6638                 .idle           = idle,
6639                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6640                 .cpus           = cpus,
6641                 .fbq_type       = all,
6642                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6643         };
6644
6645         /*
6646          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6647          * other cpus in our group
6648          */
6649         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6650                 env.dst_grpmask = NULL;
6651
6652         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6653
6654         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6655
6656 redo:
6657         if (!should_we_balance(&env)) {
6658                 *continue_balancing = 0;
6659                 goto out_balanced;
6660         }
6661
6662         group = find_busiest_group(&env);
6663         if (!group) {
6664                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6665                 goto out_balanced;
6666         }
6667
6668         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6669         if (!busiest) {
6670                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6671                 goto out_balanced;
6672         }
6673
6674         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6675
6676         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6677
6678         ld_moved = 0;
6679         if (busiest->nr_running > 1) {
6680                 /*
6681                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6682                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6683                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6684                  * correctly treated as an imbalance.
6685                  */
6686                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6687                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6688                 env.src_rq    = busiest;
6689                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6690
6691 more_balance:
6692                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6693
6694                 /*
6695                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6696                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6697                  */
6698                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6699
6700                 /*
6701                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6702                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6703                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6704                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6705                  * See task_rq_lock() family for the details.
6706                  */
6707
6708                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6709
6710                 if (cur_ld_moved) {
6711                         attach_tasks(&env);
6712                         ld_moved += cur_ld_moved;
6713                 }
6714
6715                 local_irq_restore(flags);
6716
6717                 /*
6718                  * some other cpu did the load balance for us.
6719                  */
6720                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6721                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6722
6723                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6724                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6725                         goto more_balance;
6726                 }
6727
6728                 /*
6729                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6730                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6731                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6732                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6733                  * sched_group.
6734                  *
6735                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6736                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6737                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6738                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6739                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6740                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6741                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6742                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6743                  * This however should not happen so much in practice and
6744                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6745                  * excess load moved.
6746                  */
6747                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6748
6749                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6750                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6751
6752                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6753                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6754                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6755                         env.loop         = 0;
6756                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6757
6758                         /*
6759                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6760                          * need to continue with same src_cpu.
6761                          */
6762                         goto more_balance;
6763                 }
6764
6765                 /*
6766                  * We failed to reach balance because of affinity.
6767                  */
6768                 if (sd_parent) {
6769                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6770
6771                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6772                                 *group_imbalance = 1;
6773                         } else if (*group_imbalance)
6774                                 *group_imbalance = 0;
6775                 }
6776
6777                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6778                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6779                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6780                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6781                                 env.loop = 0;
6782                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6783                                 goto redo;
6784                         }
6785                         goto out_balanced;
6786                 }
6787         }
6788
6789         if (!ld_moved) {
6790                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6791                 /*
6792                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6793                  * We do not want newidle balance, which can be very
6794                  * frequent, pollute the failure counter causing
6795                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6796                  */
6797                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6798                         sd->nr_balance_failed++;
6799
6800                 if (need_active_balance(&env)) {
6801                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6802
6803                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6804                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6805                          * moved to this_cpu
6806                          */
6807                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6808                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6809                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6810                                                             flags);
6811                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6812                                 goto out_one_pinned;
6813                         }
6814
6815                         /*
6816                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6817                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6818                          * only after active load balance is finished.
6819                          */
6820                         if (!busiest->active_balance) {
6821                                 busiest->active_balance = 1;
6822                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6823                                 active_balance = 1;
6824                         }
6825                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6826
6827                         if (active_balance) {
6828                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6829                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6830                                         &busiest->active_balance_work);
6831                         }
6832
6833                         /*
6834                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6835                          * counter.
6836                          */
6837                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6838                 }
6839         } else
6840                 sd->nr_balance_failed = 0;
6841
6842         if (likely(!active_balance)) {
6843                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6844                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6845         } else {
6846                 /*
6847                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6848                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6849                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6850                  * detach_tasks).
6851                  */
6852                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6853                         sd->balance_interval *= 2;
6854         }
6855
6856         goto out;
6857
6858 out_balanced:
6859         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6860
6861         sd->nr_balance_failed = 0;
6862
6863 out_one_pinned:
6864         /* tune up the balancing interval */
6865         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6866                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6867                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6868                 sd->balance_interval *= 2;
6869
6870         ld_moved = 0;
6871 out:
6872         return ld_moved;
6873 }
6874
6875 static inline unsigned long
6876 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6877 {
6878         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6879
6880         if (cpu_busy)
6881                 interval *= sd->busy_factor;
6882
6883         /* scale ms to jiffies */
6884         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6885         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6886
6887         return interval;
6888 }
6889
6890 static inline void
6891 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6892 {
6893         unsigned long interval, next;
6894
6895         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6896         next = sd->last_balance + interval;
6897
6898         if (time_after(*next_balance, next))
6899                 *next_balance = next;
6900 }
6901
6902 /*
6903  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6904  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6905  */
6906 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6907 {
6908         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6909         int this_cpu = this_rq->cpu;
6910         struct sched_domain *sd;
6911         int pulled_task = 0;
6912         u64 curr_cost = 0;
6913
6914         idle_enter_fair(this_rq);
6915
6916         /*
6917          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6918          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6919          */
6920         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6921
6922         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6923             !this_rq->rd->overload) {
6924                 rcu_read_lock();
6925                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6926                 if (sd)
6927                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6928                 rcu_read_unlock();
6929
6930                 goto out;
6931         }
6932
6933         /*
6934          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6935          */
6936         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6937
6938         update_blocked_averages(this_cpu);
6939         rcu_read_lock();
6940         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6941                 int continue_balancing = 1;
6942                 u64 t0, domain_cost;
6943
6944                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6945                         continue;
6946
6947                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6948                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6949                         break;
6950                 }
6951
6952                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6953                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6954
6955                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6956                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6957                                                    &continue_balancing);
6958
6959                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6960                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6961                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6962
6963                         curr_cost += domain_cost;
6964                 }
6965
6966                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6967
6968                 /*
6969                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6970                  * now runnable tasks on this rq.
6971                  */
6972                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6973                         break;
6974         }
6975         rcu_read_unlock();
6976
6977         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6978
6979         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6980                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6981
6982         /*
6983          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
6984          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
6985          * pretend we pulled a task.
6986          */
6987         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
6988                 pulled_task = 1;
6989
6990 out:
6991         /* Move the next balance forward */
6992         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
6993                 this_rq->next_balance = next_balance;
6994
6995         /* Is there a task of a high priority class? */
6996         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
6997                 pulled_task = -1;
6998
6999         if (pulled_task) {
7000                 idle_exit_fair(this_rq);
7001                 this_rq->idle_stamp = 0;
7002         }
7003
7004         return pulled_task;
7005 }
7006
7007 /*
7008  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7009  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7010  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7011  * avoids physical / logical imbalances.
7012  */
7013 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7014 {
7015         struct rq *busiest_rq = data;
7016         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7017         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7018         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7019         struct sched_domain *sd;
7020         struct task_struct *p = NULL;
7021
7022         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7023
7024         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7025         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7026                      !busiest_rq->active_balance))
7027                 goto out_unlock;
7028
7029         /* Is there any task to move? */
7030         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7031                 goto out_unlock;
7032
7033         /*
7034          * This condition is "impossible", if it occurs
7035          * we need to fix it. Originally reported by
7036          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7037          */
7038         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7039
7040         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7041         rcu_read_lock();
7042         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7043                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7044                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7045                                 break;
7046         }
7047
7048         if (likely(sd)) {
7049                 struct lb_env env = {
7050                         .sd             = sd,
7051                         .dst_cpu        = target_cpu,
7052                         .dst_rq         = target_rq,
7053                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7054                         .src_rq         = busiest_rq,
7055                         .idle           = CPU_IDLE,
7056                 };
7057
7058                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7059
7060                 p = detach_one_task(&env);
7061                 if (p)
7062                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7063                 else
7064                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7065         }
7066         rcu_read_unlock();
7067 out_unlock:
7068         busiest_rq->active_balance = 0;
7069         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7070
7071         if (p)
7072                 attach_one_task(target_rq, p);
7073
7074         local_irq_enable();
7075
7076         return 0;
7077 }
7078
7079 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7080 {
7081         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7082 }
7083
7084 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7085 /*
7086  * idle load balancing details
7087  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7088  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7089  *   load balancing for all the idle CPUs.
7090  */
7091 static struct {
7092         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7093         atomic_t nr_cpus;
7094         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7095 } nohz ____cacheline_aligned;
7096
7097 static inline int find_new_ilb(void)
7098 {
7099         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7100
7101         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7102                 return ilb;
7103
7104         return nr_cpu_ids;
7105 }
7106
7107 /*
7108  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7109  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7110  * CPU (if there is one).
7111  */
7112 static void nohz_balancer_kick(void)
7113 {
7114         int ilb_cpu;
7115
7116         nohz.next_balance++;
7117
7118         ilb_cpu = find_new_ilb();
7119
7120         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7121                 return;
7122
7123         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7124                 return;
7125         /*
7126          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7127          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7128          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7129          * will be run before returning from the IPI.
7130          */
7131         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7132         return;
7133 }
7134
7135 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7136 {
7137         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7138                 /*
7139                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7140                  */
7141                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7142                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7143                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7144                 }
7145                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7146         }
7147 }
7148
7149 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7150 {
7151         struct sched_domain *sd;
7152         int cpu = smp_processor_id();
7153
7154         rcu_read_lock();
7155         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7156
7157         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7158                 goto unlock;
7159         sd->nohz_idle = 0;
7160
7161         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7162 unlock:
7163         rcu_read_unlock();
7164 }
7165
7166 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7167 {
7168         struct sched_domain *sd;
7169         int cpu = smp_processor_id();
7170
7171         rcu_read_lock();
7172         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7173
7174         if (!sd || sd->nohz_idle)
7175                 goto unlock;
7176         sd->nohz_idle = 1;
7177
7178         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7179 unlock:
7180         rcu_read_unlock();
7181 }
7182
7183 /*
7184  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7185  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7186  */
7187 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7188 {
7189         /*
7190          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7191          */
7192         if (!cpu_active(cpu))
7193                 return;
7194
7195         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7196                 return;
7197
7198         /*
7199          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7200          */
7201         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7202                 return;
7203
7204         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7205         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7206         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7207 }
7208
7209 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7210                                         unsigned long action, void *hcpu)
7211 {
7212         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7213         case CPU_DYING:
7214                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7215                 return NOTIFY_OK;
7216         default:
7217                 return NOTIFY_DONE;
7218         }
7219 }
7220 #endif
7221
7222 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7223
7224 /*
7225  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7226  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7227  */
7228 void update_max_interval(void)
7229 {
7230         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7231 }
7232
7233 /*
7234  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7235  * and initiates a balancing operation if so.
7236  *
7237  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7238  */
7239 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7240 {
7241         int continue_balancing = 1;
7242         int cpu = rq->cpu;
7243         unsigned long interval;
7244         struct sched_domain *sd;
7245         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7246         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7247         int update_next_balance = 0;
7248         int need_serialize, need_decay = 0;
7249         u64 max_cost = 0;
7250
7251         update_blocked_averages(cpu);
7252
7253         rcu_read_lock();
7254         for_each_domain(cpu, sd) {
7255                 /*
7256                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7257                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7258                  */
7259                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7260                         sd->max_newidle_lb_cost =
7261                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7262                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7263                         need_decay = 1;
7264                 }
7265                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7266
7267                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7268                         continue;
7269
7270                 /*
7271                  * Stop the load balance at this level. There is another
7272                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7273                  * actively.
7274                  */
7275                 if (!continue_balancing) {
7276                         if (need_decay)
7277                                 continue;
7278                         break;
7279                 }
7280
7281                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7282
7283                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7284                 if (need_serialize) {
7285                         if (!spin_trylock(&balancing))
7286                                 goto out;
7287                 }
7288
7289                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7290                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7291                                 /*
7292                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7293                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7294                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7295                                  */
7296                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7297                         }
7298                         sd->last_balance = jiffies;
7299                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7300                 }
7301                 if (need_serialize)
7302                         spin_unlock(&balancing);
7303 out:
7304                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7305                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7306                         update_next_balance = 1;
7307                 }
7308         }
7309         if (need_decay) {
7310                 /*
7311                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7312                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7313                  */
7314                 rq->max_idle_balance_cost =
7315                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7316         }
7317         rcu_read_unlock();
7318
7319         /*
7320          * next_balance will be updated only when there is a need.
7321          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7322          * updated.
7323          */
7324         if (likely(update_next_balance))
7325                 rq->next_balance = next_balance;
7326 }
7327
7328 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7329 /*
7330  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7331  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7332  */
7333 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7334 {
7335         int this_cpu = this_rq->cpu;
7336         struct rq *rq;
7337         int balance_cpu;
7338
7339         if (idle != CPU_IDLE ||
7340             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7341                 goto end;
7342
7343         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7344                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7345                         continue;
7346
7347                 /*
7348                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7349                  * work being done for other cpus. Next load
7350                  * balancing owner will pick it up.
7351                  */
7352                 if (need_resched())
7353                         break;
7354
7355                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7356
7357                 /*
7358                  * If time for next balance is due,
7359                  * do the balance.
7360                  */
7361                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7362                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7363                         update_rq_clock(rq);
7364                         update_idle_cpu_load(rq);
7365                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7366                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7367                 }
7368
7369                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7370                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7371         }
7372         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7373 end:
7374         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7375 }
7376
7377 /*
7378  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7379  * of an idle cpu is the system.
7380  *   - This rq has more than one task.
7381  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7382  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7383  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7384  *     domain span are idle.
7385  */
7386 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7387 {
7388         unsigned long now = jiffies;
7389         struct sched_domain *sd;
7390         struct sched_group_capacity *sgc;
7391         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7392
7393         if (unlikely(rq->idle_balance))
7394                 return 0;
7395
7396        /*
7397         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7398         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7399         */
7400         set_cpu_sd_state_busy();
7401         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7402
7403         /*
7404          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7405          * balancing.
7406          */
7407         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7408                 return 0;
7409
7410         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7411                 return 0;
7412
7413         if (rq->nr_running >= 2)
7414                 goto need_kick;
7415
7416         rcu_read_lock();
7417         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7418
7419         if (sd) {
7420                 sgc = sd->groups->sgc;
7421                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7422
7423                 if (nr_busy > 1)
7424                         goto need_kick_unlock;
7425         }
7426
7427         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7428
7429         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7430                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7431                 goto need_kick_unlock;
7432
7433         rcu_read_unlock();
7434         return 0;
7435
7436 need_kick_unlock:
7437         rcu_read_unlock();
7438 need_kick:
7439         return 1;
7440 }
7441 #else
7442 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7443 #endif
7444
7445 /*
7446  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7447  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7448  */
7449 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7450 {
7451         struct rq *this_rq = this_rq();
7452         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7453                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7454
7455         rebalance_domains(this_rq, idle);
7456
7457         /*
7458          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7459          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7460          * stopped.
7461          */
7462         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7463 }
7464
7465 /*
7466  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7467  */
7468 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7469 {
7470         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7471         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7472                 return;
7473
7474         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7475                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7476 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7477         if (nohz_kick_needed(rq))
7478                 nohz_balancer_kick();
7479 #endif
7480 }
7481
7482 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7483 {
7484         update_sysctl();
7485
7486         update_runtime_enabled(rq);
7487 }
7488
7489 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7490 {
7491         update_sysctl();
7492
7493         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7494         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7495 }
7496
7497 #endif /* CONFIG_SMP */
7498
7499 /*
7500  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7501  */
7502 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7503 {
7504         struct cfs_rq *cfs_rq;
7505         struct sched_entity *se = &curr->se;
7506
7507         for_each_sched_entity(se) {
7508                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7509                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7510         }
7511
7512         if (numabalancing_enabled)
7513                 task_tick_numa(rq, curr);
7514
7515         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7516 }
7517
7518 /*
7519  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7520  *  - child not yet on the tasklist
7521  *  - preemption disabled
7522  */
7523 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7524 {
7525         struct cfs_rq *cfs_rq;
7526         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7527         int this_cpu = smp_processor_id();
7528         struct rq *rq = this_rq();
7529         unsigned long flags;
7530
7531         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7532
7533         update_rq_clock(rq);
7534
7535         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7536         curr = cfs_rq->curr;
7537
7538         /*
7539          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7540          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7541          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7542          * of child point to valid ones.
7543          */
7544         rcu_read_lock();
7545         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7546         rcu_read_unlock();
7547
7548         update_curr(cfs_rq);
7549
7550         if (curr)
7551                 se->vruntime = curr->vruntime;
7552         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7553
7554         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7555                 /*
7556                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7557                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7558                  */
7559                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7560                 resched_curr(rq);
7561         }
7562
7563         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7564
7565         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7566 }
7567
7568 /*
7569  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7570  * the current task.
7571  */
7572 static void
7573 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7574 {
7575         if (!task_on_rq_queued(p))
7576                 return;
7577
7578         /*
7579          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7580          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7581          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7582          */
7583         if (rq->curr == p) {
7584                 if (p->prio > oldprio)
7585                         resched_curr(rq);
7586         } else
7587                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7588 }
7589
7590 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7591 {
7592         struct sched_entity *se = &p->se;
7593         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7594
7595         /*
7596          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7597          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7598          * do the right thing.
7599          *
7600          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7601          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7602          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7603          */
7604         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7605                 /*
7606                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7607                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7608                  */
7609                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7610                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7611         }
7612
7613 #ifdef CONFIG_SMP
7614         /*
7615         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7616         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7617         * switch back.
7618         */
7619         if (se->avg.decay_count) {
7620                 __synchronize_entity_decay(se);
7621                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7622         }
7623 #endif
7624 }
7625
7626 /*
7627  * We switched to the sched_fair class.
7628  */
7629 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7630 {
7631 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7632         struct sched_entity *se = &p->se;
7633         /*
7634          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7635          * class maintain depth value), reset depth properly.
7636          */
7637         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7638 #endif
7639         if (!task_on_rq_queued(p))
7640                 return;
7641
7642         /*
7643          * We were most likely switched from sched_rt, so
7644          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7645          * if we can still preempt the current task.
7646          */
7647         if (rq->curr == p)
7648                 resched_curr(rq);
7649         else
7650                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7651 }
7652
7653 /* Account for a task changing its policy or group.
7654  *
7655  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7656  * migrates between groups/classes.
7657  */
7658 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7659 {
7660         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7661
7662         for_each_sched_entity(se) {
7663                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7664
7665                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7666                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7667                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7668         }
7669 }
7670
7671 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7672 {
7673         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7674         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7675 #ifndef CONFIG_64BIT
7676         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7677 #endif
7678 #ifdef CONFIG_SMP
7679         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7680         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7681 #endif
7682 }
7683
7684 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7685 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7686 {
7687         struct sched_entity *se = &p->se;
7688         struct cfs_rq *cfs_rq;
7689
7690         /*
7691          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7692          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7693          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7694          * bonus in place_entity()).
7695          *
7696          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7697          * ->vruntime to a relative base.
7698          *
7699          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7700          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7701          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7702          */
7703         /*
7704          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7705          * But there are some cases where it has already been normalized:
7706          *
7707          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7708          *   wake_up_new_task().
7709          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7710          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7711          *
7712          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7713          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7714          */
7715         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7716                 queued = 1;
7717
7718         if (!queued)
7719                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7720         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7721         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7722         if (!queued) {
7723                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7724                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7725 #ifdef CONFIG_SMP
7726                 /*
7727                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7728                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7729                  * decay.
7730                  */
7731                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7732                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7733 #endif
7734         }
7735 }
7736
7737 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7738 {
7739         int i;
7740
7741         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7742
7743         for_each_possible_cpu(i) {
7744                 if (tg->cfs_rq)
7745                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7746                 if (tg->se)
7747                         kfree(tg->se[i]);
7748         }
7749
7750         kfree(tg->cfs_rq);
7751         kfree(tg->se);
7752 }
7753
7754 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7755 {
7756         struct cfs_rq *cfs_rq;
7757         struct sched_entity *se;
7758         int i;
7759
7760         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7761         if (!tg->cfs_rq)
7762                 goto err;
7763         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7764         if (!tg->se)
7765                 goto err;
7766
7767         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7768
7769         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7770
7771         for_each_possible_cpu(i) {
7772                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7773                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7774                 if (!cfs_rq)
7775                         goto err;
7776
7777                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7778                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7779                 if (!se)
7780                         goto err_free_rq;
7781
7782                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7783                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7784         }
7785
7786         return 1;
7787
7788 err_free_rq:
7789         kfree(cfs_rq);
7790 err:
7791         return 0;
7792 }
7793
7794 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7795 {
7796         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7797         unsigned long flags;
7798
7799         /*
7800         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7801         * check on_list without danger of it being re-added.
7802         */
7803         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7804                 return;
7805
7806         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7807         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7808         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7809 }
7810
7811 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7812                         struct sched_entity *se, int cpu,
7813                         struct sched_entity *parent)
7814 {
7815         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7816
7817         cfs_rq->tg = tg;
7818         cfs_rq->rq = rq;
7819         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7820
7821         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7822         tg->se[cpu] = se;
7823
7824         /* se could be NULL for root_task_group */
7825         if (!se)
7826                 return;
7827
7828         if (!parent) {
7829                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7830                 se->depth = 0;
7831         } else {
7832                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7833                 se->depth = parent->depth + 1;
7834         }
7835
7836         se->my_q = cfs_rq;
7837         /* guarantee group entities always have weight */
7838         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7839         se->parent = parent;
7840 }
7841
7842 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7843
7844 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7845 {
7846         int i;
7847         unsigned long flags;
7848
7849         /*
7850          * We can't change the weight of the root cgroup.
7851          */
7852         if (!tg->se[0])
7853                 return -EINVAL;
7854
7855         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7856
7857         mutex_lock(&shares_mutex);
7858         if (tg->shares == shares)
7859                 goto done;
7860
7861         tg->shares = shares;
7862         for_each_possible_cpu(i) {
7863                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7864                 struct sched_entity *se;
7865
7866                 se = tg->se[i];
7867                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7868                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7869
7870                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7871                 update_rq_clock(rq);
7872                 for_each_sched_entity(se)
7873                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7874                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7875         }
7876
7877 done:
7878         mutex_unlock(&shares_mutex);
7879         return 0;
7880 }
7881 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7882
7883 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7884
7885 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7886 {
7887         return 1;
7888 }
7889
7890 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7891
7892 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7893
7894
7895 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7896 {
7897         struct sched_entity *se = &task->se;
7898         unsigned int rr_interval = 0;
7899
7900         /*
7901          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7902          * idle runqueue:
7903          */
7904         if (rq->cfs.load.weight)
7905                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7906
7907         return rr_interval;
7908 }
7909
7910 /*
7911  * All the scheduling class methods:
7912  */
7913 const struct sched_class fair_sched_class = {
7914         .next                   = &idle_sched_class,
7915         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7916         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7917         .yield_task             = yield_task_fair,
7918         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7919
7920         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7921
7922         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7923         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7924
7925 #ifdef CONFIG_SMP
7926         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7927         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7928
7929         .rq_online              = rq_online_fair,
7930         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7931
7932         .task_waking            = task_waking_fair,
7933 #endif
7934
7935         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7936         .task_tick              = task_tick_fair,
7937         .task_fork              = task_fork_fair,
7938
7939         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7940         .switched_from          = switched_from_fair,
7941         .switched_to            = switched_to_fair,
7942
7943         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7944
7945 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7946         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7947 #endif
7948 };
7949
7950 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7951 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7952 {
7953         struct cfs_rq *cfs_rq;
7954
7955         rcu_read_lock();
7956         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7957                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7958         rcu_read_unlock();
7959 }
7960 #endif
7961
7962 __init void init_sched_fair_class(void)
7963 {
7964 #ifdef CONFIG_SMP
7965         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7966
7967 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7968         nohz.next_balance = jiffies;
7969         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7970         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7971 #endif
7972 #endif /* SMP */
7973
7974 }