GNU Linux-libre 4.14.313-gnu1
[releases.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23
24 #include <linux/sched/mm.h>
25 #include <linux/sched/topology.h>
26
27 #include <linux/latencytop.h>
28 #include <linux/cpumask.h>
29 #include <linux/cpuidle.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/profile.h>
32 #include <linux/interrupt.h>
33 #include <linux/mempolicy.h>
34 #include <linux/migrate.h>
35 #include <linux/task_work.h>
36
37 #include <trace/events/sched.h>
38
39 #include "sched.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  *
44  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
45  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
46  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
47  * based scheduling concepts.
48  *
49  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
50  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
51  *
52  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
53  */
54 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
55 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
56
57 /*
58  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
59  *
60  * Options are:
61  *
62  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
64  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
65  *
66  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
67  */
68 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
69
70 /*
71  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
72  *
73  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
74  */
75 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
76 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
77
78 /*
79  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
80  */
81 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
82
83 /*
84  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
85  * parent will (try to) run first.
86  */
87 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
88
89 /*
90  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
91  *
92  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
93  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
94  * have immediate wakeup/sleep latencies.
95  *
96  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
97  */
98 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
99 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
100
101 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_SMP
104 /*
105  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
106  */
107 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
108 {
109         return -cpu;
110 }
111 #endif
112
113 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
114 /*
115  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
116  * each time a cfs_rq requests quota.
117  *
118  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
119  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
120  * we will always only issue the remaining available time.
121  *
122  * (default: 5 msec, units: microseconds)
123  */
124 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
125 #endif
126
127 /*
128  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
129  * util * margin < capacity * 1024
130  *
131  * (default: ~20%)
132  */
133 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
134
135 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
136 {
137         lw->weight += inc;
138         lw->inv_weight = 0;
139 }
140
141 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
142 {
143         lw->weight -= dec;
144         lw->inv_weight = 0;
145 }
146
147 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
148 {
149         lw->weight = w;
150         lw->inv_weight = 0;
151 }
152
153 /*
154  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
155  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
156  * to users decreases. But the relationship is not linear,
157  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
158  * number of CPUs.
159  *
160  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
161  */
162 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
163 {
164         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
165         unsigned int factor;
166
167         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
168         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
169                 factor = 1;
170                 break;
171         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
172                 factor = cpus;
173                 break;
174         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
175         default:
176                 factor = 1 + ilog2(cpus);
177                 break;
178         }
179
180         return factor;
181 }
182
183 static void update_sysctl(void)
184 {
185         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
186
187 #define SET_SYSCTL(name) \
188         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
189         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
190         SET_SYSCTL(sched_latency);
191         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
192 #undef SET_SYSCTL
193 }
194
195 void sched_init_granularity(void)
196 {
197         update_sysctl();
198 }
199
200 #define WMULT_CONST     (~0U)
201 #define WMULT_SHIFT     32
202
203 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
204 {
205         unsigned long w;
206
207         if (likely(lw->inv_weight))
208                 return;
209
210         w = scale_load_down(lw->weight);
211
212         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
213                 lw->inv_weight = 1;
214         else if (unlikely(!w))
215                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
216         else
217                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
218 }
219
220 /*
221  * delta_exec * weight / lw.weight
222  *   OR
223  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
224  *
225  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
226  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
227  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
228  *
229  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
230  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
231  */
232 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
233 {
234         u64 fact = scale_load_down(weight);
235         int shift = WMULT_SHIFT;
236
237         __update_inv_weight(lw);
238
239         if (unlikely(fact >> 32)) {
240                 while (fact >> 32) {
241                         fact >>= 1;
242                         shift--;
243                 }
244         }
245
246         /* hint to use a 32x32->64 mul */
247         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
248
249         while (fact >> 32) {
250                 fact >>= 1;
251                 shift--;
252         }
253
254         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
255 }
256
257
258 const struct sched_class fair_sched_class;
259
260 /**************************************************************
261  * CFS operations on generic schedulable entities:
262  */
263
264 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
265
266 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
267 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
268 {
269         return cfs_rq->rq;
270 }
271
272 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
273 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
274
275 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
278         return container_of(se, struct task_struct, se);
279 }
280
281 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
282 #define for_each_sched_entity(se) \
283                 for (; se; se = se->parent)
284
285 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
286 {
287         return p->se.cfs_rq;
288 }
289
290 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
291 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
292 {
293         return se->cfs_rq;
294 }
295
296 /* runqueue "owned" by this group */
297 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
298 {
299         return grp->my_q;
300 }
301
302 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
303 {
304         if (!cfs_rq->on_list) {
305                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
306                 int cpu = cpu_of(rq);
307                 /*
308                  * Ensure we either appear before our parent (if already
309                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
310                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
311                  * reduces this to two cases and a special case for the root
312                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
313                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
314                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
315                  */
316                 if (cfs_rq->tg->parent &&
317                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
318                         /*
319                          * If parent is already on the list, we add the child
320                          * just before. Thanks to circular linked property of
321                          * the list, this means to put the child at the tail
322                          * of the list that starts by parent.
323                          */
324                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
325                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
326                         /*
327                          * The branch is now connected to its tree so we can
328                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
329                          * list.
330                          */
331                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
332                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
333                         /*
334                          * cfs rq without parent should be put
335                          * at the tail of the list.
336                          */
337                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
338                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
339                         /*
340                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
341                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
342                          */
343                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
344                 } else {
345                         /*
346                          * The parent has not already been added so we want to
347                          * make sure that it will be put after us.
348                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
349                          * where we will add parent.
350                          */
351                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
352                                 rq->tmp_alone_branch);
353                         /*
354                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
355                          * of the branch
356                          */
357                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
358                 }
359
360                 cfs_rq->on_list = 1;
361         }
362 }
363
364 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
365 {
366         if (cfs_rq->on_list) {
367                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
368                 cfs_rq->on_list = 0;
369         }
370 }
371
372 /* Iterate through all leaf cfs_rq's on a runqueue: */
373 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
374         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
431 {
432         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
433 }
434
435 #define entity_is_task(se)      1
436
437 #define for_each_sched_entity(se) \
438                 for (; se; se = NULL)
439
440 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
441 {
442         return &task_rq(p)->cfs;
443 }
444
445 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
446 {
447         struct task_struct *p = task_of(se);
448         struct rq *rq = task_rq(p);
449
450         return &rq->cfs;
451 }
452
453 /* runqueue "owned" by this group */
454 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
455 {
456         return NULL;
457 }
458
459 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
460 {
461 }
462
463 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465 }
466
467 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq)        \
468                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
469
470 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void
476 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
477 {
478 }
479
480 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
481
482 static __always_inline
483 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
484
485 /**************************************************************
486  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
487  */
488
489 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
492         if (delta > 0)
493                 max_vruntime = vruntime;
494
495         return max_vruntime;
496 }
497
498 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
499 {
500         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
501         if (delta < 0)
502                 min_vruntime = vruntime;
503
504         return min_vruntime;
505 }
506
507 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
508                                 struct sched_entity *b)
509 {
510         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
511 }
512
513 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
514 {
515         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
516         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
517
518         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
519
520         if (curr) {
521                 if (curr->on_rq)
522                         vruntime = curr->vruntime;
523                 else
524                         curr = NULL;
525         }
526
527         if (leftmost) { /* non-empty tree */
528                 struct sched_entity *se;
529                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
530
531                 if (!curr)
532                         vruntime = se->vruntime;
533                 else
534                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
535         }
536
537         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
538         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
539 #ifndef CONFIG_64BIT
540         smp_wmb();
541         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
542 #endif
543 }
544
545 /*
546  * Enqueue an entity into the rb-tree:
547  */
548 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
551         struct rb_node *parent = NULL;
552         struct sched_entity *entry;
553         bool leftmost = true;
554
555         /*
556          * Find the right place in the rbtree:
557          */
558         while (*link) {
559                 parent = *link;
560                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
561                 /*
562                  * We dont care about collisions. Nodes with
563                  * the same key stay together.
564                  */
565                 if (entity_before(se, entry)) {
566                         link = &parent->rb_left;
567                 } else {
568                         link = &parent->rb_right;
569                         leftmost = false;
570                 }
571         }
572
573         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
574         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
575                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
576 }
577
578 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
579 {
580         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
581 }
582
583 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
584 {
585         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
586
587         if (!left)
588                 return NULL;
589
590         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
591 }
592
593 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
594 {
595         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
596
597         if (!next)
598                 return NULL;
599
600         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
601 }
602
603 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
604 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
605 {
606         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
607
608         if (!last)
609                 return NULL;
610
611         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
612 }
613
614 /**************************************************************
615  * Scheduling class statistics methods:
616  */
617
618 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
619                 void __user *buffer, size_t *lenp,
620                 loff_t *ppos)
621 {
622         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
623         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
624
625         if (ret || !write)
626                 return ret;
627
628         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
629                                         sysctl_sched_min_granularity);
630
631 #define WRT_SYSCTL(name) \
632         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
633         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
634         WRT_SYSCTL(sched_latency);
635         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
636 #undef WRT_SYSCTL
637
638         return 0;
639 }
640 #endif
641
642 /*
643  * delta /= w
644  */
645 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
646 {
647         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
648                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
649
650         return delta;
651 }
652
653 /*
654  * The idea is to set a period in which each task runs once.
655  *
656  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
657  * this period because otherwise the slices get too small.
658  *
659  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
660  */
661 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
662 {
663         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
664                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
665         else
666                 return sysctl_sched_latency;
667 }
668
669 /*
670  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
671  * proportional to the weight.
672  *
673  * s = p*P[w/rw]
674  */
675 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
676 {
677         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
678
679         for_each_sched_entity(se) {
680                 struct load_weight *load;
681                 struct load_weight lw;
682
683                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
684                 load = &cfs_rq->load;
685
686                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
687                         lw = cfs_rq->load;
688
689                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
690                         load = &lw;
691                 }
692                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
693         }
694         return slice;
695 }
696
697 /*
698  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
699  *
700  * vs = s/w
701  */
702 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
703 {
704         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
705 }
706
707 #ifdef CONFIG_SMP
708
709 #include "sched-pelt.h"
710
711 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
712 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
713
714 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
715 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
716 {
717         struct sched_avg *sa = &se->avg;
718
719         sa->last_update_time = 0;
720         /*
721          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
722          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
723          * will definitely be update (after enqueue).
724          */
725         sa->period_contrib = 1023;
726         /*
727          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
728          * they get a chance to stabilize to their real load level.
729          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
730          * nothing has been attached to the task group yet.
731          */
732         if (entity_is_task(se))
733                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
734         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
735         /*
736          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
737          */
738         sa->util_avg = 0;
739         sa->util_sum = 0;
740         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
741 }
742
743 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
744 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
745
746 /*
747  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
748  * based on the cfs_rq's current util_avg:
749  *
750  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
751  *
752  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
753  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
754  * as when the series is a harmonic series.
755  *
756  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
757  * only 1/2 of the left utilization budget:
758  *
759  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
760  *
761  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
762  *
763  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
764  * the beginning would be like:
765  *
766  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
767  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
768  *
769  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
770  * if util_avg > util_avg_cap.
771  */
772 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
773 {
774         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
775         struct sched_avg *sa = &se->avg;
776         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
777         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
778
779         if (cap > 0) {
780                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
781                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
782                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
783
784                         if (sa->util_avg > cap)
785                                 sa->util_avg = cap;
786                 } else {
787                         sa->util_avg = cap;
788                 }
789                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
790         }
791
792         if (entity_is_task(se)) {
793                 struct task_struct *p = task_of(se);
794                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
795                         /*
796                          * For !fair tasks do:
797                          *
798                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
799                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
800                         switched_from_fair(rq, p);
801                          *
802                          * such that the next switched_to_fair() has the
803                          * expected state.
804                          */
805                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
806                         return;
807                 }
808         }
809
810         attach_entity_cfs_rq(se);
811 }
812
813 #else /* !CONFIG_SMP */
814 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
815 {
816 }
817 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
818 {
819 }
820 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
821 {
822 }
823 #endif /* CONFIG_SMP */
824
825 /*
826  * Update the current task's runtime statistics.
827  */
828 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
829 {
830         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
831         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
832         u64 delta_exec;
833
834         if (unlikely(!curr))
835                 return;
836
837         delta_exec = now - curr->exec_start;
838         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
839                 return;
840
841         curr->exec_start = now;
842
843         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
844                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
845
846         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
847         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
848
849         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
850         update_min_vruntime(cfs_rq);
851
852         if (entity_is_task(curr)) {
853                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
854
855                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
856                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
857                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
858         }
859
860         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
861 }
862
863 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
864 {
865         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
866 }
867
868 static inline void
869 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
870 {
871         u64 wait_start, prev_wait_start;
872
873         if (!schedstat_enabled())
874                 return;
875
876         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
877         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
878
879         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
880             likely(wait_start > prev_wait_start))
881                 wait_start -= prev_wait_start;
882
883         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
884 }
885
886 static inline void
887 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
888 {
889         struct task_struct *p;
890         u64 delta;
891
892         if (!schedstat_enabled())
893                 return;
894
895         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
896
897         if (entity_is_task(se)) {
898                 p = task_of(se);
899                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
900                         /*
901                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
902                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
903                          * prior to migration.
904                          */
905                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
906                         return;
907                 }
908                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
909         }
910
911         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
912                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
913         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
914         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
915         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
916 }
917
918 static inline void
919 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
920 {
921         struct task_struct *tsk = NULL;
922         u64 sleep_start, block_start;
923
924         if (!schedstat_enabled())
925                 return;
926
927         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
928         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
929
930         if (entity_is_task(se))
931                 tsk = task_of(se);
932
933         if (sleep_start) {
934                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
935
936                 if ((s64)delta < 0)
937                         delta = 0;
938
939                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
940                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
941
942                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
943                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
944
945                 if (tsk) {
946                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
947                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
948                 }
949         }
950         if (block_start) {
951                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
952
953                 if ((s64)delta < 0)
954                         delta = 0;
955
956                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
957                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
958
959                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
960                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
961
962                 if (tsk) {
963                         if (tsk->in_iowait) {
964                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
965                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
966                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
967                         }
968
969                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
970
971                         /*
972                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
973                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
974                          * amount of time that the task spent sleeping:
975                          */
976                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
977                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
978                                                 (void *)get_wchan(tsk),
979                                                 delta >> 20);
980                         }
981                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
982                 }
983         }
984 }
985
986 /*
987  * Task is being enqueued - update stats:
988  */
989 static inline void
990 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
991 {
992         if (!schedstat_enabled())
993                 return;
994
995         /*
996          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
997          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
998          */
999         if (se != cfs_rq->curr)
1000                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1001
1002         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1003                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1004 }
1005
1006 static inline void
1007 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1008 {
1009
1010         if (!schedstat_enabled())
1011                 return;
1012
1013         /*
1014          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1015          * waiting task:
1016          */
1017         if (se != cfs_rq->curr)
1018                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1019
1020         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1021                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1022
1023                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1024                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1025                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1026                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1027                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1028                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1029         }
1030 }
1031
1032 /*
1033  * We are picking a new current task - update its stats:
1034  */
1035 static inline void
1036 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1037 {
1038         /*
1039          * We are starting a new run period:
1040          */
1041         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1042 }
1043
1044 /**************************************************
1045  * Scheduling class queueing methods:
1046  */
1047
1048 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1049 /*
1050  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1051  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1052  * numa_balancing_scan_size.
1053  */
1054 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1055 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1056
1057 /* Portion of address space to scan in MB */
1058 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1059
1060 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1061 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1062
1063 struct numa_group {
1064         atomic_t refcount;
1065
1066         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1067         int nr_tasks;
1068         pid_t gid;
1069         int active_nodes;
1070
1071         struct rcu_head rcu;
1072         unsigned long total_faults;
1073         unsigned long max_faults_cpu;
1074         /*
1075          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1076          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1077          * more by CPU use than by memory faults.
1078          */
1079         unsigned long *faults_cpu;
1080         unsigned long faults[0];
1081 };
1082
1083 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1084 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1085
1086 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1087 {
1088         unsigned long rss = 0;
1089         unsigned long nr_scan_pages;
1090
1091         /*
1092          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1093          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1094          * on resident pages
1095          */
1096         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1097         rss = get_mm_rss(p->mm);
1098         if (!rss)
1099                 rss = nr_scan_pages;
1100
1101         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1102         return rss / nr_scan_pages;
1103 }
1104
1105 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1106 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1107
1108 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1109 {
1110         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1111         unsigned int scan, floor;
1112         unsigned int windows = 1;
1113
1114         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1115                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1116         floor = 1000 / windows;
1117
1118         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1119         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1120 }
1121
1122 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1123 {
1124         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1125         unsigned long period = smin;
1126
1127         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1128         if (p->numa_group) {
1129                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1130                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1131                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1132
1133                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1134                 period *= shared + 1;
1135                 period /= private + shared + 1;
1136         }
1137
1138         return max(smin, period);
1139 }
1140
1141 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1142 {
1143         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1144         unsigned long smax;
1145
1146         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1147         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1148
1149         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1150         if (p->numa_group) {
1151                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1152                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1153                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1154                 unsigned long period = smax;
1155
1156                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1157                 period *= shared + 1;
1158                 period /= private + shared + 1;
1159
1160                 smax = max(smax, period);
1161         }
1162
1163         return max(smin, smax);
1164 }
1165
1166 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1167 {
1168         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1169         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1170 }
1171
1172 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1173 {
1174         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1175         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1176 }
1177
1178 /* Shared or private faults. */
1179 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1180
1181 /* Memory and CPU locality */
1182 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1183
1184 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1185 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1186
1187 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1188 {
1189         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1190 }
1191
1192 /*
1193  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1194  * occupy the first half of the array. The second half of the
1195  * array is for current counters, which are averaged into the
1196  * first set by task_numa_placement.
1197  */
1198 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1199 {
1200         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1201 }
1202
1203 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1204 {
1205         if (!p->numa_faults)
1206                 return 0;
1207
1208         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1209                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1210 }
1211
1212 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1213 {
1214         if (!p->numa_group)
1215                 return 0;
1216
1217         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1218                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1219 }
1220
1221 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1222 {
1223         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1224                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1225 }
1226
1227 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1228 {
1229         unsigned long faults = 0;
1230         int node;
1231
1232         for_each_online_node(node) {
1233                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1234         }
1235
1236         return faults;
1237 }
1238
1239 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1240 {
1241         unsigned long faults = 0;
1242         int node;
1243
1244         for_each_online_node(node) {
1245                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1246         }
1247
1248         return faults;
1249 }
1250
1251 /*
1252  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1253  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1254  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1255  */
1256 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1257
1258 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1259 {
1260         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1261 }
1262
1263 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1264 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1265                                         int maxdist, bool task)
1266 {
1267         unsigned long score = 0;
1268         int node;
1269
1270         /*
1271          * All nodes are directly connected, and the same distance
1272          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1273          */
1274         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1275                 return 0;
1276
1277         /*
1278          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1279          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1280          */
1281         for_each_online_node(node) {
1282                 unsigned long faults;
1283                 int dist = node_distance(nid, node);
1284
1285                 /*
1286                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1287                  * for placement; nid was already counted.
1288                  */
1289                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1290                         continue;
1291
1292                 /*
1293                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1294                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1295                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1296                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1297                  * of each group. Skip other nodes.
1298                  */
1299                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1300                                         dist > maxdist)
1301                         continue;
1302
1303                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1304                 if (task)
1305                         faults = task_faults(p, node);
1306                 else
1307                         faults = group_faults(p, node);
1308
1309                 /*
1310                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1311                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1312                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1313                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1314                  * The further away a node is, the less the faults count.
1315                  * This seems to result in good task placement.
1316                  */
1317                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1318                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1319                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1320                 }
1321
1322                 score += faults;
1323         }
1324
1325         return score;
1326 }
1327
1328 /*
1329  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1330  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1331  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1332  * evenly spread out between numa nodes.
1333  */
1334 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1335                                         int dist)
1336 {
1337         unsigned long faults, total_faults;
1338
1339         if (!p->numa_faults)
1340                 return 0;
1341
1342         total_faults = p->total_numa_faults;
1343
1344         if (!total_faults)
1345                 return 0;
1346
1347         faults = task_faults(p, nid);
1348         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1349
1350         return 1000 * faults / total_faults;
1351 }
1352
1353 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1354                                          int dist)
1355 {
1356         unsigned long faults, total_faults;
1357
1358         if (!p->numa_group)
1359                 return 0;
1360
1361         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1362
1363         if (!total_faults)
1364                 return 0;
1365
1366         faults = group_faults(p, nid);
1367         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1368
1369         return 1000 * faults / total_faults;
1370 }
1371
1372 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1373                                 int src_nid, int dst_cpu)
1374 {
1375         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1376         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1377         int last_cpupid, this_cpupid;
1378
1379         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1380
1381         /*
1382          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1383          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1384          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1385          *
1386          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1387          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1388          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1389          *
1390          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1391          * same result twice in a row, given these samples are fully
1392          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1393          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1394          *
1395          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1396          * act on an unlikely task<->page relation.
1397          */
1398         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1399         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1400                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1401                 return false;
1402
1403         /* Always allow migrate on private faults */
1404         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1405                 return true;
1406
1407         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1408         if (!ng)
1409                 return true;
1410
1411         /*
1412          * Destination node is much more heavily used than the source
1413          * node? Allow migration.
1414          */
1415         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1416                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1417                 return true;
1418
1419         /*
1420          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1421          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1422          *
1423          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1424          * --------------- * - > ---------------
1425          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1426          */
1427         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1428                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1429 }
1430
1431 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1432 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1433 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1434 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1435
1436 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1437 struct numa_stats {
1438         unsigned long nr_running;
1439         unsigned long load;
1440
1441         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1442         unsigned long compute_capacity;
1443
1444         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1445         unsigned long task_capacity;
1446         int has_free_capacity;
1447 };
1448
1449 /*
1450  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1451  */
1452 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1453 {
1454         int smt, cpu, cpus = 0;
1455         unsigned long capacity;
1456
1457         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1458         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1459                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1460
1461                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1462                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1463                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1464
1465                 cpus++;
1466         }
1467
1468         /*
1469          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1470          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1471          * not find this node attractive.
1472          *
1473          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1474          * imbalance and bail there.
1475          */
1476         if (!cpus)
1477                 return;
1478
1479         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1480         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1481         capacity = cpus / smt; /* cores */
1482
1483         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1484                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1485         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1486 }
1487
1488 struct task_numa_env {
1489         struct task_struct *p;
1490
1491         int src_cpu, src_nid;
1492         int dst_cpu, dst_nid;
1493
1494         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1495
1496         int imbalance_pct;
1497         int dist;
1498
1499         struct task_struct *best_task;
1500         long best_imp;
1501         int best_cpu;
1502 };
1503
1504 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1505                              struct task_struct *p, long imp)
1506 {
1507         if (env->best_task)
1508                 put_task_struct(env->best_task);
1509         if (p)
1510                 get_task_struct(p);
1511
1512         env->best_task = p;
1513         env->best_imp = imp;
1514         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1515 }
1516
1517 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1518                                 struct task_numa_env *env)
1519 {
1520         long imb, old_imb;
1521         long orig_src_load, orig_dst_load;
1522         long src_capacity, dst_capacity;
1523
1524         /*
1525          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1526          *
1527          * src_load        dst_load
1528          * ------------ vs ---------
1529          * src_capacity    dst_capacity
1530          */
1531         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1532         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1533
1534         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1535         if (dst_load < src_load)
1536                 swap(dst_load, src_load);
1537
1538         /* Is the difference below the threshold? */
1539         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1540               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1541         if (imb <= 0)
1542                 return false;
1543
1544         /*
1545          * The imbalance is above the allowed threshold.
1546          * Compare it with the old imbalance.
1547          */
1548         orig_src_load = env->src_stats.load;
1549         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1550
1551         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1552                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1553
1554         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1555                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1556
1557         /* Would this change make things worse? */
1558         return (imb > old_imb);
1559 }
1560
1561 /*
1562  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1563  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1564  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1565  * be exchanged with the source task
1566  */
1567 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1568                               long taskimp, long groupimp)
1569 {
1570         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1571         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1572         struct task_struct *cur;
1573         long src_load, dst_load;
1574         long load;
1575         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1576         long moveimp = imp;
1577         int dist = env->dist;
1578
1579         rcu_read_lock();
1580         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1581         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1582                 cur = NULL;
1583
1584         /*
1585          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1586          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1587          */
1588         if (cur == env->p)
1589                 goto unlock;
1590
1591         /*
1592          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1593          * source and destination node. Calculate the total differential for
1594          * the source task and potential destination task. The more negative
1595          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1596          * be incurred if the tasks were swapped.
1597          */
1598         if (cur) {
1599                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1600                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1601                         goto unlock;
1602
1603                 /*
1604                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1605                  * in any group then look only at task weights.
1606                  */
1607                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1608                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1609                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1610                         /*
1611                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1612                          * tasks within a group over tiny differences.
1613                          */
1614                         if (cur->numa_group)
1615                                 imp -= imp/16;
1616                 } else {
1617                         /*
1618                          * Compare the group weights. If a task is all by
1619                          * itself (not part of a group), use the task weight
1620                          * instead.
1621                          */
1622                         if (cur->numa_group)
1623                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1624                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1625                         else
1626                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1627                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1628                 }
1629         }
1630
1631         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1632                 goto unlock;
1633
1634         if (!cur) {
1635                 /* Is there capacity at our destination? */
1636                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1637                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1638                         goto unlock;
1639
1640                 goto balance;
1641         }
1642
1643         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1644         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1645                         dst_rq->nr_running == 1)
1646                 goto assign;
1647
1648         /*
1649          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1650          */
1651 balance:
1652         load = task_h_load(env->p);
1653         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1654         src_load = env->src_stats.load - load;
1655
1656         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1657                 /*
1658                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1659                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1660                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1661                  * so an actually idle CPU will win.
1662                  */
1663                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1664                         imp = moveimp - 1;
1665                         cur = NULL;
1666                         goto assign;
1667                 }
1668         }
1669
1670         if (imp <= env->best_imp)
1671                 goto unlock;
1672
1673         if (cur) {
1674                 load = task_h_load(cur);
1675                 dst_load -= load;
1676                 src_load += load;
1677         }
1678
1679         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1680                 goto unlock;
1681
1682         /*
1683          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1684          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1685          */
1686         if (!cur) {
1687                 /*
1688                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1689                  * can be used from IRQ context.
1690                  */
1691                 local_irq_disable();
1692                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1693                                                    env->dst_cpu);
1694                 local_irq_enable();
1695         }
1696
1697 assign:
1698         task_numa_assign(env, cur, imp);
1699 unlock:
1700         rcu_read_unlock();
1701 }
1702
1703 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1704                                 long taskimp, long groupimp)
1705 {
1706         int cpu;
1707
1708         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1709                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1710                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1711                         continue;
1712
1713                 env->dst_cpu = cpu;
1714                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1715         }
1716 }
1717
1718 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1719 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1720 {
1721         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1722         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1723
1724         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1725                 return false;
1726
1727         /*
1728          * Only consider a task move if the source has a higher load
1729          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1730          *
1731          *      src->load                dst->load
1732          * --------------------- vs ---------------------
1733          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1734          */
1735         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1736
1737             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1738                 return true;
1739
1740         return false;
1741 }
1742
1743 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1744 {
1745         struct task_numa_env env = {
1746                 .p = p,
1747
1748                 .src_cpu = task_cpu(p),
1749                 .src_nid = task_node(p),
1750
1751                 .imbalance_pct = 112,
1752
1753                 .best_task = NULL,
1754                 .best_imp = 0,
1755                 .best_cpu = -1,
1756         };
1757         struct sched_domain *sd;
1758         unsigned long taskweight, groupweight;
1759         int nid, ret, dist;
1760         long taskimp, groupimp;
1761
1762         /*
1763          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1764          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1765          *
1766          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1767          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1768          * to satisfy here.
1769          */
1770         rcu_read_lock();
1771         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1772         if (sd)
1773                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1774         rcu_read_unlock();
1775
1776         /*
1777          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1778          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1779          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1780          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1781          */
1782         if (unlikely(!sd)) {
1783                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1784                 return -EINVAL;
1785         }
1786
1787         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1788         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1789         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1790         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1791         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1792         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1793         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1794         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1795
1796         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1797         if (numa_has_capacity(&env))
1798                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1799
1800         /*
1801          * Look at other nodes in these cases:
1802          * - there is no space available on the preferred_nid
1803          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1804          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1805          *   we need to check other locations.
1806          */
1807         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1808                 for_each_online_node(nid) {
1809                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1810                                 continue;
1811
1812                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1813                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1814                                                 dist != env.dist) {
1815                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1816                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1817                         }
1818
1819                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1820                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1821                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1822                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1823                                 continue;
1824
1825                         env.dist = dist;
1826                         env.dst_nid = nid;
1827                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1828                         if (numa_has_capacity(&env))
1829                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1830                 }
1831         }
1832
1833         /*
1834          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1835          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1836          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1837          * settle down.
1838          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1839          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1840          */
1841         if (p->numa_group) {
1842                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1843
1844                 if (env.best_cpu == -1)
1845                         nid = env.src_nid;
1846                 else
1847                         nid = env.dst_nid;
1848
1849                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1850                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1851         }
1852
1853         /* No better CPU than the current one was found. */
1854         if (env.best_cpu == -1)
1855                 return -EAGAIN;
1856
1857         /*
1858          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1859          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1860          */
1861         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1862
1863         if (env.best_task == NULL) {
1864                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1865                 if (ret != 0)
1866                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1867                 return ret;
1868         }
1869
1870         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1871         if (ret != 0)
1872                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1873         put_task_struct(env.best_task);
1874         return ret;
1875 }
1876
1877 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1878 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1879 {
1880         unsigned long interval = HZ;
1881
1882         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1883         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1884                 return;
1885
1886         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1887         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1888         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1889
1890         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1891         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1892                 return;
1893
1894         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1895         task_numa_migrate(p);
1896 }
1897
1898 /*
1899  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1900  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1901  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1902  * located.
1903  */
1904 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1905 {
1906         unsigned long faults, max_faults = 0;
1907         int nid, active_nodes = 0;
1908
1909         for_each_online_node(nid) {
1910                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1911                 if (faults > max_faults)
1912                         max_faults = faults;
1913         }
1914
1915         for_each_online_node(nid) {
1916                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1917                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1918                         active_nodes++;
1919         }
1920
1921         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1922         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1923 }
1924
1925 /*
1926  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1927  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1928  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1929  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1930  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1931  */
1932 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1933 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1934
1935 /*
1936  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1937  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1938  * the page accesses are shared with other processes.
1939  * Otherwise, decrease the scan period.
1940  */
1941 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1942                         unsigned long shared, unsigned long private)
1943 {
1944         unsigned int period_slot;
1945         int lr_ratio, ps_ratio;
1946         int diff;
1947
1948         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1949         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1950
1951         /*
1952          * If there were no record hinting faults then either the task is
1953          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1954          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1955          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1956          * node is overloaded. In either case, scan slower
1957          */
1958         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1959                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1960                         p->numa_scan_period << 1);
1961
1962                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1963                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1964
1965                 return;
1966         }
1967
1968         /*
1969          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1970          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1971          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1972          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1973          */
1974         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1975         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1976         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1977
1978         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1979                 /*
1980                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1981                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1982                  */
1983                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1984                 if (!slot)
1985                         slot = 1;
1986                 diff = slot * period_slot;
1987         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1988                 /*
1989                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1990                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1991                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1992                  */
1993                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1994                 if (!slot)
1995                         slot = 1;
1996                 diff = slot * period_slot;
1997         } else {
1998                 /*
1999                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2000                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2001                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2002                  */
2003                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2004                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2005         }
2006
2007         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2008                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2009         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2010 }
2011
2012 /*
2013  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2014  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2015  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2016  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2017  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2018  */
2019 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2020 {
2021         u64 runtime, delta, now;
2022         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2023         now = p->se.exec_start;
2024         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2025
2026         if (p->last_task_numa_placement) {
2027                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2028                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2029
2030                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2031                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2032                         *period = 0;
2033         } else {
2034                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
2035                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2036         }
2037
2038         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2039         p->last_task_numa_placement = now;
2040
2041         return delta;
2042 }
2043
2044 /*
2045  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2046  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2047  * otherwise workloads might not converge.
2048  */
2049 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2050 {
2051         nodemask_t nodes;
2052         int dist;
2053
2054         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2055         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2056                 return nid;
2057
2058         /*
2059          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2060          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2061          * both the node itself, and on nearby nodes.
2062          */
2063         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2064                 unsigned long score, max_score = 0;
2065                 int node, max_node = nid;
2066
2067                 dist = sched_max_numa_distance;
2068
2069                 for_each_online_node(node) {
2070                         score = group_weight(p, node, dist);
2071                         if (score > max_score) {
2072                                 max_score = score;
2073                                 max_node = node;
2074                         }
2075                 }
2076                 return max_node;
2077         }
2078
2079         /*
2080          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2081          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2082          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2083          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2084          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2085          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2086          * keep the complexity of the search down.
2087          */
2088         nodes = node_online_map;
2089         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2090                 unsigned long max_faults = 0;
2091                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2092                 int a, b;
2093
2094                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2095                 if (!find_numa_distance(dist))
2096                         continue;
2097
2098                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2099                         unsigned long faults = 0;
2100                         nodemask_t this_group;
2101                         nodes_clear(this_group);
2102
2103                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2104                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2105                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2106                                         faults += group_faults(p, b);
2107                                         node_set(b, this_group);
2108                                         node_clear(b, nodes);
2109                                 }
2110                         }
2111
2112                         /* Remember the top group. */
2113                         if (faults > max_faults) {
2114                                 max_faults = faults;
2115                                 max_group = this_group;
2116                                 /*
2117                                  * subtle: at the smallest distance there is
2118                                  * just one node left in each "group", the
2119                                  * winner is the preferred nid.
2120                                  */
2121                                 nid = a;
2122                         }
2123                 }
2124                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2125                 if (!max_faults)
2126                         break;
2127                 nodes = max_group;
2128         }
2129         return nid;
2130 }
2131
2132 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2133 {
2134         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2135         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2136         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2137         unsigned long total_faults;
2138         u64 runtime, period;
2139         spinlock_t *group_lock = NULL;
2140
2141         /*
2142          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2143          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2144          * that the field is read in a single access:
2145          */
2146         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2147         if (p->numa_scan_seq == seq)
2148                 return;
2149         p->numa_scan_seq = seq;
2150         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2151
2152         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2153                        p->numa_faults_locality[1];
2154         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2155
2156         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2157         if (p->numa_group) {
2158                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2159                 spin_lock_irq(group_lock);
2160         }
2161
2162         /* Find the node with the highest number of faults */
2163         for_each_online_node(nid) {
2164                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2165                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2166                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2167                 int priv;
2168
2169                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2170                         long diff, f_diff, f_weight;
2171
2172                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2173                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2174                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2175                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2176
2177                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2178                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2179                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2180                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2181
2182                         /*
2183                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2184                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2185                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2186                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2187                          * faults are less important.
2188                          */
2189                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2190                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2191                                    (total_faults + 1);
2192                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2193                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2194
2195                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2196                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2197                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2198                         p->total_numa_faults += diff;
2199                         if (p->numa_group) {
2200                                 /*
2201                                  * safe because we can only change our own group
2202                                  *
2203                                  * mem_idx represents the offset for a given
2204                                  * nid and priv in a specific region because it
2205                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2206                                  */
2207                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2208                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2209                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2210                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2211                         }
2212                 }
2213
2214                 if (faults > max_faults) {
2215                         max_faults = faults;
2216                         max_nid = nid;
2217                 }
2218
2219                 if (group_faults > max_group_faults) {
2220                         max_group_faults = group_faults;
2221                         max_group_nid = nid;
2222                 }
2223         }
2224
2225         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2226
2227         if (p->numa_group) {
2228                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2229                 spin_unlock_irq(group_lock);
2230                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2231         }
2232
2233         if (max_faults) {
2234                 /* Set the new preferred node */
2235                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2236                         sched_setnuma(p, max_nid);
2237
2238                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2239                         numa_migrate_preferred(p);
2240         }
2241 }
2242
2243 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2244 {
2245         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2246 }
2247
2248 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2249 {
2250         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2251                 kfree_rcu(grp, rcu);
2252 }
2253
2254 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2255                         int *priv)
2256 {
2257         struct numa_group *grp, *my_grp;
2258         struct task_struct *tsk;
2259         bool join = false;
2260         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2261         int i;
2262
2263         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2264                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2265                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2266
2267                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2268                 if (!grp)
2269                         return;
2270
2271                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2272                 grp->active_nodes = 1;
2273                 grp->max_faults_cpu = 0;
2274                 spin_lock_init(&grp->lock);
2275                 grp->gid = p->pid;
2276                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2277                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2278                                                 nr_node_ids;
2279
2280                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2281                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2282
2283                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2284
2285                 grp->nr_tasks++;
2286                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2287         }
2288
2289         rcu_read_lock();
2290         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2291
2292         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2293                 goto no_join;
2294
2295         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2296         if (!grp)
2297                 goto no_join;
2298
2299         my_grp = p->numa_group;
2300         if (grp == my_grp)
2301                 goto no_join;
2302
2303         /*
2304          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2305          * the other task will join us.
2306          */
2307         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2308                 goto no_join;
2309
2310         /*
2311          * Tie-break on the grp address.
2312          */
2313         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2314                 goto no_join;
2315
2316         /* Always join threads in the same process. */
2317         if (tsk->mm == current->mm)
2318                 join = true;
2319
2320         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2321         if (flags & TNF_SHARED)
2322                 join = true;
2323
2324         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2325         *priv = !join;
2326
2327         if (join && !get_numa_group(grp))
2328                 goto no_join;
2329
2330         rcu_read_unlock();
2331
2332         if (!join)
2333                 return;
2334
2335         BUG_ON(irqs_disabled());
2336         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2337
2338         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2339                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2340                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2341         }
2342         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2343         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2344
2345         my_grp->nr_tasks--;
2346         grp->nr_tasks++;
2347
2348         spin_unlock(&my_grp->lock);
2349         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2350
2351         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2352
2353         put_numa_group(my_grp);
2354         return;
2355
2356 no_join:
2357         rcu_read_unlock();
2358         return;
2359 }
2360
2361 /*
2362  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2363  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2364  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2365  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2366  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2367  */
2368 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2369 {
2370         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2371         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2372         unsigned long flags;
2373         int i;
2374
2375         if (!numa_faults)
2376                 return;
2377
2378         if (grp) {
2379                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2380                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2381                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2382                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2383
2384                 grp->nr_tasks--;
2385                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2386                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2387                 put_numa_group(grp);
2388         }
2389
2390         if (final) {
2391                 p->numa_faults = NULL;
2392                 kfree(numa_faults);
2393         } else {
2394                 p->total_numa_faults = 0;
2395                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2396                         numa_faults[i] = 0;
2397         }
2398 }
2399
2400 /*
2401  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2402  */
2403 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2404 {
2405         struct task_struct *p = current;
2406         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2407         int cpu_node = task_node(current);
2408         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2409         struct numa_group *ng;
2410         int priv;
2411
2412         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2413                 return;
2414
2415         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2416         if (!p->mm)
2417                 return;
2418
2419         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2420         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2421                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2422                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2423
2424                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2425                 if (!p->numa_faults)
2426                         return;
2427
2428                 p->total_numa_faults = 0;
2429                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2430         }
2431
2432         /*
2433          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2434          * to be private if the accessing pid has not changed
2435          */
2436         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2437                 priv = 1;
2438         } else {
2439                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2440                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2441                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2442         }
2443
2444         /*
2445          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2446          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2447          * actively using should be counted as local. This allows the
2448          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2449          */
2450         ng = p->numa_group;
2451         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2452                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2453                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2454                 local = 1;
2455
2456         task_numa_placement(p);
2457
2458         /*
2459          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2460          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2461          */
2462         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2463                 numa_migrate_preferred(p);
2464
2465         if (migrated)
2466                 p->numa_pages_migrated += pages;
2467         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2468                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2469
2470         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2471         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2472         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2473 }
2474
2475 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2476 {
2477         /*
2478          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2479          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2480          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2481          * much of an issue though, since this is just used for
2482          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2483          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2484          */
2485         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2486         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2487 }
2488
2489 /*
2490  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2491  * Triggered from task_tick_numa().
2492  */
2493 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2494 {
2495         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2496         struct task_struct *p = current;
2497         struct mm_struct *mm = p->mm;
2498         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2499         struct vm_area_struct *vma;
2500         unsigned long start, end;
2501         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2502         long pages, virtpages;
2503
2504         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2505
2506         work->next = work; /* protect against double add */
2507         /*
2508          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2509          *
2510          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2511          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2512          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2513          * work.
2514          */
2515         if (p->flags & PF_EXITING)
2516                 return;
2517
2518         if (!mm->numa_next_scan) {
2519                 mm->numa_next_scan = now +
2520                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2521         }
2522
2523         /*
2524          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2525          */
2526         migrate = mm->numa_next_scan;
2527         if (time_before(now, migrate))
2528                 return;
2529
2530         if (p->numa_scan_period == 0) {
2531                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2532                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2533         }
2534
2535         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2536         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2537                 return;
2538
2539         /*
2540          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2541          * the next time around.
2542          */
2543         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2544
2545         start = mm->numa_scan_offset;
2546         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2547         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2548         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2549         if (!pages)
2550                 return;
2551
2552
2553         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2554                 return;
2555         vma = find_vma(mm, start);
2556         if (!vma) {
2557                 reset_ptenuma_scan(p);
2558                 start = 0;
2559                 vma = mm->mmap;
2560         }
2561         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2562                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2563                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2564                         continue;
2565                 }
2566
2567                 /*
2568                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2569                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2570                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2571                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2572                  */
2573                 if (!vma->vm_mm ||
2574                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2575                         continue;
2576
2577                 /*
2578                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2579                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2580                  */
2581                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2582                         continue;
2583
2584                 do {
2585                         start = max(start, vma->vm_start);
2586                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2587                         end = min(end, vma->vm_end);
2588                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2589
2590                         /*
2591                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2592                          * hpages that have at least one present PTE that
2593                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2594                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2595                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2596                          * areas faster.
2597                          */
2598                         if (nr_pte_updates)
2599                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2600                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2601
2602                         start = end;
2603                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2604                                 goto out;
2605
2606                         cond_resched();
2607                 } while (end != vma->vm_end);
2608         }
2609
2610 out:
2611         /*
2612          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2613          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2614          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2615          * scanner to the start so check it now.
2616          */
2617         if (vma)
2618                 mm->numa_scan_offset = start;
2619         else
2620                 reset_ptenuma_scan(p);
2621         up_read(&mm->mmap_sem);
2622
2623         /*
2624          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2625          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2626          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2627          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2628          */
2629         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2630                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2631                 p->node_stamp += 32 * diff;
2632         }
2633 }
2634
2635 /*
2636  * Drive the periodic memory faults..
2637  */
2638 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2639 {
2640         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2641         u64 period, now;
2642
2643         /*
2644          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2645          */
2646         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2647                 return;
2648
2649         /*
2650          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2651          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2652          * task needs to have done some actual work before we bother with
2653          * NUMA placement.
2654          */
2655         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2656         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2657
2658         if (now > curr->node_stamp + period) {
2659                 if (!curr->node_stamp)
2660                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2661                 curr->node_stamp += period;
2662
2663                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2664                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2665                         task_work_add(curr, work, true);
2666                 }
2667         }
2668 }
2669
2670 #else
2671 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2672 {
2673 }
2674
2675 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2676 {
2677 }
2678
2679 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2680 {
2681 }
2682
2683 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2684
2685 static void
2686 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2687 {
2688         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2689         if (!parent_entity(se))
2690                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2691 #ifdef CONFIG_SMP
2692         if (entity_is_task(se)) {
2693                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2694
2695                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2696                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2697         }
2698 #endif
2699         cfs_rq->nr_running++;
2700 }
2701
2702 static void
2703 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2704 {
2705         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2706         if (!parent_entity(se))
2707                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2708 #ifdef CONFIG_SMP
2709         if (entity_is_task(se)) {
2710                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2711                 list_del_init(&se->group_node);
2712         }
2713 #endif
2714         cfs_rq->nr_running--;
2715 }
2716
2717 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2718 # ifdef CONFIG_SMP
2719 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2720 {
2721         long tg_weight, load, shares;
2722
2723         /*
2724          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2725          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2726          * the shares for small weight interactive tasks.
2727          */
2728         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2729
2730         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2731
2732         /* Ensure tg_weight >= load */
2733         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2734         tg_weight += load;
2735
2736         shares = (tg->shares * load);
2737         if (tg_weight)
2738                 shares /= tg_weight;
2739
2740         /*
2741          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2742          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2743          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2744          * the group on a CPU.
2745          *
2746          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2747          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2748          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2749          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2750          * instead of 0.
2751          */
2752         if (shares < MIN_SHARES)
2753                 shares = MIN_SHARES;
2754         if (shares > tg->shares)
2755                 shares = tg->shares;
2756
2757         return shares;
2758 }
2759 # else /* CONFIG_SMP */
2760 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2761 {
2762         return tg->shares;
2763 }
2764 # endif /* CONFIG_SMP */
2765
2766 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2767                             unsigned long weight)
2768 {
2769         if (se->on_rq) {
2770                 /* commit outstanding execution time */
2771                 if (cfs_rq->curr == se)
2772                         update_curr(cfs_rq);
2773                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2774         }
2775
2776         update_load_set(&se->load, weight);
2777
2778         if (se->on_rq)
2779                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2780 }
2781
2782 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2783
2784 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2785 {
2786         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2787         struct task_group *tg;
2788         long shares;
2789
2790         if (!cfs_rq)
2791                 return;
2792
2793         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2794                 return;
2795
2796         tg = cfs_rq->tg;
2797
2798 #ifndef CONFIG_SMP
2799         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2800                 return;
2801 #endif
2802         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2803
2804         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2805 }
2806
2807 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2808 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2809 {
2810 }
2811 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2812
2813 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2814 {
2815         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2816
2817         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
2818                 /*
2819                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2820                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2821                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2822                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2823                  * the next tick/schedule should update.
2824                  *
2825                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2826                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2827                  * number include things like RT tasks.
2828                  *
2829                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2830                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2831                  *
2832                  * See cpu_util().
2833                  */
2834                 cpufreq_update_util(rq, 0);
2835         }
2836 }
2837
2838 #ifdef CONFIG_SMP
2839 /*
2840  * Approximate:
2841  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2842  */
2843 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2844 {
2845         unsigned int local_n;
2846
2847         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2848                 return 0;
2849
2850         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2851         local_n = n;
2852
2853         /*
2854          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2855          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2856          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2857          *
2858          * To achieve constant time decay_load.
2859          */
2860         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2861                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2862                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2863         }
2864
2865         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2866         return val;
2867 }
2868
2869 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
2870 {
2871         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
2872
2873         /*
2874          * c1 = d1 y^p
2875          */
2876         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
2877
2878         /*
2879          *            p-1
2880          * c2 = 1024 \Sum y^n
2881          *            n=1
2882          *
2883          *              inf        inf
2884          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
2885          *              n=0        n=p
2886          */
2887         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
2888
2889         return c1 + c2 + c3;
2890 }
2891
2892 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2893
2894 /*
2895  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
2896  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
2897  * the remainder of the (incomplete) current period.
2898  *
2899  *           d1          d2           d3
2900  *           ^           ^            ^
2901  *           |           |            |
2902  *         |<->|<----------------->|<--->|
2903  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
2904  *
2905  *                           p-1
2906  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
2907  *                           n=1
2908  *
2909  *    = u y^p +                                 (Step 1)
2910  *
2911  *                     p-1
2912  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
2913  *                     n=1
2914  */
2915 static __always_inline u32
2916 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
2917                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2918 {
2919         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2920         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
2921         u64 periods;
2922
2923         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2924         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2925
2926         delta += sa->period_contrib;
2927         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
2928
2929         /*
2930          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
2931          */
2932         if (periods) {
2933                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
2934                 if (cfs_rq) {
2935                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2936                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
2937                 }
2938                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
2939
2940                 /*
2941                  * Step 2
2942                  */
2943                 delta %= 1024;
2944                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
2945                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
2946         }
2947         sa->period_contrib = delta;
2948
2949         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2950         if (weight) {
2951                 sa->load_sum += weight * contrib;
2952                 if (cfs_rq)
2953                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2954         }
2955         if (running)
2956                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2957
2958         return periods;
2959 }
2960
2961 /*
2962  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2963  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2964  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2965  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2966  *
2967  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2968  *      p0            p1           p2
2969  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2970  *
2971  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2972  *
2973  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2974  * following representation of historical load:
2975  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2976  *
2977  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2978  *   y^32 = 0.5
2979  *
2980  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2981  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2982  * (u_0).
2983  *
2984  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2985  * sum again by y is sufficient to update:
2986  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2987  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2988  */
2989 static __always_inline int
2990 ___update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2991                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2992 {
2993         u64 delta;
2994
2995         delta = now - sa->last_update_time;
2996         /*
2997          * This should only happen when time goes backwards, which it
2998          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2999          */
3000         if ((s64)delta < 0) {
3001                 sa->last_update_time = now;
3002                 return 0;
3003         }
3004
3005         /*
3006          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
3007          * approximation of 1us and fast to compute.
3008          */
3009         delta >>= 10;
3010         if (!delta)
3011                 return 0;
3012
3013         sa->last_update_time += delta << 10;
3014
3015         /*
3016          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3017          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3018          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3019          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3020          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3021          * this happens during idle_balance() which calls
3022          * update_blocked_averages()
3023          */
3024         if (!weight)
3025                 running = 0;
3026
3027         /*
3028          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3029          * accrues by two steps:
3030          *
3031          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3032          * crossed period boundaries, finish.
3033          */
3034         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
3035                 return 0;
3036
3037         /*
3038          * Step 2: update *_avg.
3039          */
3040         sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3041         if (cfs_rq) {
3042                 cfs_rq->runnable_load_avg =
3043                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3044         }
3045         sa->util_avg = sa->util_sum / (LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3046
3047         return 1;
3048 }
3049
3050 static int
3051 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3052 {
3053         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL);
3054 }
3055
3056 static int
3057 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3058 {
3059         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3060                                   se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3061                                   cfs_rq->curr == se, NULL);
3062 }
3063
3064 static int
3065 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3066 {
3067         return ___update_load_avg(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3068                         scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3069                         cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3070 }
3071
3072 /*
3073  * Signed add and clamp on underflow.
3074  *
3075  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3076  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3077  * values.
3078  */
3079 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3080         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3081         typeof(_val) val = (_val);                              \
3082         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3083                                                                 \
3084         res = var + val;                                        \
3085                                                                 \
3086         if (val < 0 && res > var)                               \
3087                 res = 0;                                        \
3088                                                                 \
3089         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3090 } while (0)
3091
3092 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3093 /**
3094  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3095  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3096  * @force: update regardless of how small the difference
3097  *
3098  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3099  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3100  * considerations.
3101  *
3102  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3103  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3104  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3105  *
3106  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3107  */
3108 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3109 {
3110         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3111
3112         /*
3113          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3114          */
3115         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3116                 return;
3117
3118         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3119                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3120                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3121         }
3122 }
3123
3124 /*
3125  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3126  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3127  * including the state of rq->lock, should be made.
3128  */
3129 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3130                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3131 {
3132         u64 p_last_update_time;
3133         u64 n_last_update_time;
3134
3135         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3136                 return;
3137
3138         /*
3139          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3140          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3141          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3142          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3143          * the wakee more load sounds not bad.
3144          */
3145         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3146                 return;
3147
3148 #ifndef CONFIG_64BIT
3149         {
3150                 u64 p_last_update_time_copy;
3151                 u64 n_last_update_time_copy;
3152
3153                 do {
3154                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3155                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3156
3157                         smp_rmb();
3158
3159                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3160                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3161
3162                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3163                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3164         }
3165 #else
3166         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3167         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3168 #endif
3169         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3170         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3171 }
3172
3173 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3174 static inline void
3175 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3176 {
3177         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3178         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3179
3180         /* Nothing to update */
3181         if (!delta)
3182                 return;
3183
3184         /* Set new sched_entity's utilization */
3185         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3186         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3187
3188         /* Update parent cfs_rq utilization */
3189         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3190         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3191 }
3192
3193 /* Take into account change of load of a child task group */
3194 static inline void
3195 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3196 {
3197         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3198         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3199
3200         /*
3201          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3202          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3203          */
3204         if (load) {
3205                 long tg_load;
3206
3207                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3208                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3209
3210                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3211                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3212                 tg_load += load;
3213
3214                 /*
3215                  * We need to compute a correction term in the case that the
3216                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3217                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3218                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3219                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3220                  * at parent level, can't have a load higher than
3221                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3222                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3223                  */
3224                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3225                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3226                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3227                         load /= tg_load;
3228                 }
3229         }
3230
3231         delta = load - se->avg.load_avg;
3232
3233         /* Nothing to update */
3234         if (!delta)
3235                 return;
3236
3237         /* Set new sched_entity's load */
3238         se->avg.load_avg = load;
3239         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3240
3241         /* Update parent cfs_rq load */
3242         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3243         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3244
3245         /*
3246          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3247          * runnable load avg.
3248          */
3249         if (se->on_rq) {
3250                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3251                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3252                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3253         }
3254 }
3255
3256 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3257 {
3258         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3259 }
3260
3261 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3262 {
3263         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3264
3265         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3266                 return 0;
3267
3268         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3269         return 1;
3270 }
3271
3272 /* Update task and its cfs_rq load average */
3273 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3274 {
3275         struct cfs_rq *cfs_rq;
3276
3277         if (entity_is_task(se))
3278                 return 0;
3279
3280         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3281                 return 0;
3282
3283         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3284
3285         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3286
3287         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3288         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3289
3290         return 1;
3291 }
3292
3293 /*
3294  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3295  * group_entity:
3296  */
3297 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3298 {
3299         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3300
3301         /*
3302          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3303          * decay it:
3304          */
3305         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3306                 return false;
3307
3308         /*
3309          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3310          * the utilization of the sched_entity:
3311          */
3312         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3313                 return false;
3314
3315         /*
3316          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3317          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3318          * waste of time to try to decay it:
3319          */
3320         return true;
3321 }
3322
3323 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3324
3325 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3326
3327 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3328 {
3329         return 0;
3330 }
3331
3332 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3333
3334 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3335
3336 /*
3337  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3338  *
3339  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3340  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3341  * values.
3342  */
3343 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3344         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3345         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3346         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3347         res = var - val;                                        \
3348         if (res > var)                                          \
3349                 res = 0;                                        \
3350         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3351 } while (0)
3352
3353 /**
3354  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3355  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3356  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3357  *
3358  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3359  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3360  * post_init_entity_util_avg().
3361  *
3362  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3363  *
3364  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3365  *
3366  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3367  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3368  */
3369 static inline int
3370 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3371 {
3372         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3373         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3374
3375         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3376                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3377                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3378                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3379                 removed_load = 1;
3380                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3381         }
3382
3383         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3384                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3385                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3386                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3387                 removed_util = 1;
3388                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3389         }
3390
3391         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3392
3393 #ifndef CONFIG_64BIT
3394         smp_wmb();
3395         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3396 #endif
3397
3398         if (decayed || removed_util)
3399                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3400
3401         return decayed || removed_load;
3402 }
3403
3404 /*
3405  * Optional action to be done while updating the load average
3406  */
3407 #define UPDATE_TG       0x1
3408 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3409
3410 /* Update task and its cfs_rq load average */
3411 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3412 {
3413         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3414         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3415         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3416         int cpu = cpu_of(rq);
3417         int decayed;
3418
3419         /*
3420          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3421          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3422          */
3423         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3424                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3425
3426         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3427         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3428
3429         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3430                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3431 }
3432
3433 /**
3434  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3435  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3436  * @se: sched_entity to attach
3437  *
3438  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3439  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3440  */
3441 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3442 {
3443         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3444         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3445         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3446         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3447         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3448         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3449
3450         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3451 }
3452
3453 /**
3454  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3455  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3456  * @se: sched_entity to detach
3457  *
3458  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3459  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3460  */
3461 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3462 {
3463
3464         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3465         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3466         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3467         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3468         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3469
3470         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3471 }
3472
3473 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3474 static inline void
3475 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3476 {
3477         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3478
3479         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3480         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3481
3482         if (!sa->last_update_time) {
3483                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3484                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3485         }
3486 }
3487
3488 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3489 static inline void
3490 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3491 {
3492         cfs_rq->runnable_load_avg =
3493                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3494         cfs_rq->runnable_load_sum =
3495                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3496 }
3497
3498 #ifndef CONFIG_64BIT
3499 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3500 {
3501         u64 last_update_time_copy;
3502         u64 last_update_time;
3503
3504         do {
3505                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3506                 smp_rmb();
3507                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3508         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3509
3510         return last_update_time;
3511 }
3512 #else
3513 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3514 {
3515         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3516 }
3517 #endif
3518
3519 /*
3520  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3521  * the previous rq.
3522  */
3523 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3524 {
3525         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3526         u64 last_update_time;
3527
3528         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3529         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3530 }
3531
3532 /*
3533  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3534  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3535  */
3536 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3537 {
3538         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3539
3540         /*
3541          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3542          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3543          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3544          *
3545          * Similarly for groups, they will have passed through
3546          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3547          * calls this.
3548          */
3549
3550         sync_entity_load_avg(se);
3551         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3552         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3553 }
3554
3555 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3556 {
3557         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3558 }
3559
3560 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3561 {
3562         return cfs_rq->avg.load_avg;
3563 }
3564
3565 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3566
3567 #else /* CONFIG_SMP */
3568
3569 static inline int
3570 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3571 {
3572         return 0;
3573 }
3574
3575 #define UPDATE_TG       0x0
3576 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3577
3578 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3579 {
3580         cfs_rq_util_change(cfs_rq_of(se));
3581 }
3582
3583 static inline void
3584 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3585 static inline void
3586 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3587 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3588
3589 static inline void
3590 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3591 static inline void
3592 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3593
3594 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3595 {
3596         return 0;
3597 }
3598
3599 #endif /* CONFIG_SMP */
3600
3601 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3602 {
3603 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3604         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3605
3606         if (d < 0)
3607                 d = -d;
3608
3609         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3610                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3611 #endif
3612 }
3613
3614 static inline bool entity_is_long_sleeper(struct sched_entity *se)
3615 {
3616         struct cfs_rq *cfs_rq;
3617         u64 sleep_time;
3618
3619         if (se->exec_start == 0)
3620                 return false;
3621
3622         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3623
3624         sleep_time = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3625
3626         /* Happen while migrating because of clock task divergence */
3627         if (sleep_time <= se->exec_start)
3628                 return false;
3629
3630         sleep_time -= se->exec_start;
3631         if (sleep_time > ((1ULL << 63) / scale_load_down(NICE_0_LOAD)))
3632                 return true;
3633
3634         return false;
3635 }
3636
3637 static void
3638 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3639 {
3640         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3641
3642         /*
3643          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3644          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3645          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3646          * stays open at the end.
3647          */
3648         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3649                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3650
3651         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3652         if (!initial) {
3653                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3654
3655                 /*
3656                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3657                  * for a gentler effect of sleepers:
3658                  */
3659                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3660                         thresh >>= 1;
3661
3662                 vruntime -= thresh;
3663         }
3664
3665         /*
3666          * Pull vruntime of the entity being placed to the base level of
3667          * cfs_rq, to prevent boosting it if placed backwards.
3668          * However, min_vruntime can advance much faster than real time, with
3669          * the extreme being when an entity with the minimal weight always runs
3670          * on the cfs_rq. If the waking entity slept for a long time, its
3671          * vruntime difference from min_vruntime may overflow s64 and their
3672          * comparison may get inversed, so ignore the entity's original
3673          * vruntime in that case.
3674          * The maximal vruntime speedup is given by the ratio of normal to
3675          * minimal weight: scale_load_down(NICE_0_LOAD) / MIN_SHARES.
3676          * When placing a migrated waking entity, its exec_start has been set
3677          * from a different rq. In order to take into account a possible
3678          * divergence between new and prev rq's clocks task because of irq and
3679          * stolen time, we take an additional margin.
3680          * So, cutting off on the sleep time of
3681          *     2^63 / scale_load_down(NICE_0_LOAD) ~ 104 days
3682          * should be safe.
3683          */
3684         if (entity_is_long_sleeper(se))
3685                 se->vruntime = vruntime;
3686         else
3687                 se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3688 }
3689
3690 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3691
3692 static inline void check_schedstat_required(void)
3693 {
3694 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3695         if (schedstat_enabled())
3696                 return;
3697
3698         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3699         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3700                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3701                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3702                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3703                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3704                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3705                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3706                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3707                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3708         }
3709 #endif
3710 }
3711
3712
3713 /*
3714  * MIGRATION
3715  *
3716  *      dequeue
3717  *        update_curr()
3718  *          update_min_vruntime()
3719  *        vruntime -= min_vruntime
3720  *
3721  *      enqueue
3722  *        update_curr()
3723  *          update_min_vruntime()
3724  *        vruntime += min_vruntime
3725  *
3726  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3727  * min_vruntime are up-to-date.
3728  *
3729  * WAKEUP (remote)
3730  *
3731  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3732  *        vruntime -= min_vruntime
3733  *
3734  *      enqueue
3735  *        update_curr()
3736  *          update_min_vruntime()
3737  *        vruntime += min_vruntime
3738  *
3739  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3740  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3741  */
3742
3743 static void
3744 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3745 {
3746         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3747         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3748
3749         /*
3750          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3751          * update_curr().
3752          */
3753         if (renorm && curr)
3754                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3755
3756         update_curr(cfs_rq);
3757
3758         /*
3759          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3760          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3761          * placed in the past could significantly boost this task to the
3762          * fairness detriment of existing tasks.
3763          */
3764         if (renorm && !curr)
3765                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3766
3767         /*
3768          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3769          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3770          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3771          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3772          *     its group cfs_rq
3773          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3774          */
3775         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3776         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3777         update_cfs_shares(se);
3778         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3779
3780         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3781                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3782         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
3783         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
3784                 se->exec_start = 0;
3785
3786         check_schedstat_required();
3787         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3788         check_spread(cfs_rq, se);
3789         if (!curr)
3790                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3791         se->on_rq = 1;
3792
3793         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3794                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3795                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3796         }
3797 }
3798
3799 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3800 {
3801         for_each_sched_entity(se) {
3802                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3803                 if (cfs_rq->last != se)
3804                         break;
3805
3806                 cfs_rq->last = NULL;
3807         }
3808 }
3809
3810 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3811 {
3812         for_each_sched_entity(se) {
3813                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3814                 if (cfs_rq->next != se)
3815                         break;
3816
3817                 cfs_rq->next = NULL;
3818         }
3819 }
3820
3821 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3822 {
3823         for_each_sched_entity(se) {
3824                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3825                 if (cfs_rq->skip != se)
3826                         break;
3827
3828                 cfs_rq->skip = NULL;
3829         }
3830 }
3831
3832 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3833 {
3834         if (cfs_rq->last == se)
3835                 __clear_buddies_last(se);
3836
3837         if (cfs_rq->next == se)
3838                 __clear_buddies_next(se);
3839
3840         if (cfs_rq->skip == se)
3841                 __clear_buddies_skip(se);
3842 }
3843
3844 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3845
3846 static void
3847 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3848 {
3849         /*
3850          * Update run-time statistics of the 'current'.
3851          */
3852         update_curr(cfs_rq);
3853
3854         /*
3855          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3856          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3857          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3858          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3859          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3860          *     of its group cfs_rq.
3861          */
3862         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3863         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3864
3865         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3866
3867         clear_buddies(cfs_rq, se);
3868
3869         if (se != cfs_rq->curr)
3870                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3871         se->on_rq = 0;
3872         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3873
3874         /*
3875          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3876          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3877          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3878          * can move min_vruntime forward still more.
3879          */
3880         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3881                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3882
3883         /* return excess runtime on last dequeue */
3884         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3885
3886         update_cfs_shares(se);
3887
3888         /*
3889          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3890          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3891          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3892          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3893          */
3894         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
3895                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3896 }
3897
3898 /*
3899  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3900  */
3901 static void
3902 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3903 {
3904         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3905         struct sched_entity *se;
3906         s64 delta;
3907
3908         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3909         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3910         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3911                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3912                 /*
3913                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3914                  * re-elected due to buddy favours.
3915                  */
3916                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3917                 return;
3918         }
3919
3920         /*
3921          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3922          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3923          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3924          */
3925         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3926                 return;
3927
3928         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3929         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3930
3931         if (delta < 0)
3932                 return;
3933
3934         if (delta > ideal_runtime)
3935                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3936 }
3937
3938 static void
3939 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3940 {
3941         /* 'current' is not kept within the tree. */
3942         if (se->on_rq) {
3943                 /*
3944                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3945                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3946                  * runqueue.
3947                  */
3948                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3949                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3950                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3951         }
3952
3953         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3954         cfs_rq->curr = se;
3955
3956         /*
3957          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3958          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3959          * when there are only lesser-weight tasks around):
3960          */
3961         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3962                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3963                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3964                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3965         }
3966
3967         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3968 }
3969
3970 static int
3971 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3972
3973 /*
3974  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3975  * 1) keep things fair between processes/task groups
3976  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3977  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3978  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3979  */
3980 static struct sched_entity *
3981 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3982 {
3983         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3984         struct sched_entity *se;
3985
3986         /*
3987          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3988          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3989          */
3990         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3991                 left = curr;
3992
3993         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3994
3995         /*
3996          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3997          * be done without getting too unfair.
3998          */
3999         if (cfs_rq->skip == se) {
4000                 struct sched_entity *second;
4001
4002                 if (se == curr) {
4003                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4004                 } else {
4005                         second = __pick_next_entity(se);
4006                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4007                                 second = curr;
4008                 }
4009
4010                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4011                         se = second;
4012         }
4013
4014         /*
4015          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4016          */
4017         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4018                 se = cfs_rq->last;
4019
4020         /*
4021          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4022          */
4023         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4024                 se = cfs_rq->next;
4025
4026         clear_buddies(cfs_rq, se);
4027
4028         return se;
4029 }
4030
4031 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4032
4033 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4034 {
4035         /*
4036          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4037          * was not called and update_curr() has to be done:
4038          */
4039         if (prev->on_rq)
4040                 update_curr(cfs_rq);
4041
4042         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4043         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4044
4045         check_spread(cfs_rq, prev);
4046
4047         if (prev->on_rq) {
4048                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4049                 /* Put 'current' back into the tree. */
4050                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4051                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4052                 update_load_avg(prev, 0);
4053         }
4054         cfs_rq->curr = NULL;
4055 }
4056
4057 static void
4058 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4059 {
4060         /*
4061          * Update run-time statistics of the 'current'.
4062          */
4063         update_curr(cfs_rq);
4064
4065         /*
4066          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4067          */
4068         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
4069         update_cfs_shares(curr);
4070
4071 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4072         /*
4073          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4074          * validating it and just reschedule.
4075          */
4076         if (queued) {
4077                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4078                 return;
4079         }
4080         /*
4081          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4082          */
4083         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4084                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4085                 return;
4086 #endif
4087
4088         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4089                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4090 }
4091
4092
4093 /**************************************************
4094  * CFS bandwidth control machinery
4095  */
4096
4097 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4098
4099 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4100 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4101
4102 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4103 {
4104         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4105 }
4106
4107 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4108 {
4109         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4110 }
4111
4112 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4113 {
4114         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4115 }
4116 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4117 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4118 {
4119         return true;
4120 }
4121
4122 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4123 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4124 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4125
4126 /*
4127  * default period for cfs group bandwidth.
4128  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4129  */
4130 static inline u64 default_cfs_period(void)
4131 {
4132         return 100000000ULL;
4133 }
4134
4135 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4136 {
4137         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4138 }
4139
4140 /*
4141  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4142  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4143  * around rq->lock.
4144  *
4145  * requires cfs_b->lock
4146  */
4147 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4148 {
4149         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4150                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4151 }
4152
4153 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4154 {
4155         return &tg->cfs_bandwidth;
4156 }
4157
4158 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4159 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4160 {
4161         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4162                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4163
4164         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4165 }
4166
4167 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4168 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4169 {
4170         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4171         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4172         u64 amount = 0, min_amount;
4173
4174         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4175         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4176
4177         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4178         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4179                 amount = min_amount;
4180         else {
4181                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4182
4183                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4184                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4185                         cfs_b->runtime -= amount;
4186                         cfs_b->idle = 0;
4187                 }
4188         }
4189         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4190
4191         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4192
4193         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4194 }
4195
4196 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4197 {
4198         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4199         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4200
4201         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4202                 return;
4203
4204         if (cfs_rq->throttled)
4205                 return;
4206         /*
4207          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4208          * hierarchy can be throttled
4209          */
4210         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4211                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4212 }
4213
4214 static __always_inline
4215 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4216 {
4217         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4218                 return;
4219
4220         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4221 }
4222
4223 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4224 {
4225         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4226 }
4227
4228 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4229 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4230 {
4231         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4232 }
4233
4234 /*
4235  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4236  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4237  * load-balance operations.
4238  */
4239 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4240                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4241 {
4242         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4243
4244         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4245         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4246
4247         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4248                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4249 }
4250
4251 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4252 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4253 {
4254         struct rq *rq = data;
4255         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4256
4257         cfs_rq->throttle_count--;
4258         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4259                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4260                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4261                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4262         }
4263
4264         return 0;
4265 }
4266
4267 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4268 {
4269         struct rq *rq = data;
4270         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4271
4272         /* group is entering throttled state, stop time */
4273         if (!cfs_rq->throttle_count)
4274                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4275         cfs_rq->throttle_count++;
4276
4277         return 0;
4278 }
4279
4280 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4281 {
4282         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4283         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4284         struct sched_entity *se;
4285         long task_delta, dequeue = 1;
4286         bool empty;
4287
4288         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4289
4290         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4291         rcu_read_lock();
4292         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4293         rcu_read_unlock();
4294
4295         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4296         for_each_sched_entity(se) {
4297                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4298                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4299                 if (!se->on_rq)
4300                         break;
4301
4302                 if (dequeue)
4303                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4304                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4305
4306                 if (qcfs_rq->load.weight)
4307                         dequeue = 0;
4308         }
4309
4310         if (!se)
4311                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4312
4313         cfs_rq->throttled = 1;
4314         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4315         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4316         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4317
4318         /*
4319          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4320          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4321          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4322          */
4323         if (cfs_b->distribute_running)
4324                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4325         else
4326                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4327
4328         /*
4329          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4330          * timer is running.
4331          */
4332         if (empty)
4333                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4334
4335         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4336 }
4337
4338 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4339 {
4340         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4341         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4342         struct sched_entity *se;
4343         int enqueue = 1;
4344         long task_delta;
4345
4346         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4347
4348         cfs_rq->throttled = 0;
4349
4350         update_rq_clock(rq);
4351
4352         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4353         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4354         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4355         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4356
4357         /* update hierarchical throttle state */
4358         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4359
4360         if (!cfs_rq->load.weight)
4361                 return;
4362
4363         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4364         for_each_sched_entity(se) {
4365                 if (se->on_rq)
4366                         enqueue = 0;
4367
4368                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4369                 if (enqueue)
4370                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4371                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4372
4373                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4374                         break;
4375         }
4376
4377         if (!se)
4378                 add_nr_running(rq, task_delta);
4379
4380         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4381         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4382                 resched_curr(rq);
4383 }
4384
4385 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 remaining)
4386 {
4387         struct cfs_rq *cfs_rq;
4388         u64 runtime;
4389         u64 starting_runtime = remaining;
4390
4391         rcu_read_lock();
4392         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4393                                 throttled_list) {
4394                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4395                 struct rq_flags rf;
4396
4397                 rq_lock(rq, &rf);
4398                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4399                         goto next;
4400
4401                 /* By the above check, this should never be true */
4402                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4403
4404                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4405                 if (runtime > remaining)
4406                         runtime = remaining;
4407                 remaining -= runtime;
4408
4409                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4410
4411                 /* we check whether we're throttled above */
4412                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4413                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4414
4415 next:
4416                 rq_unlock(rq, &rf);
4417
4418                 if (!remaining)
4419                         break;
4420         }
4421         rcu_read_unlock();
4422
4423         return starting_runtime - remaining;
4424 }
4425
4426 /*
4427  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4428  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4429  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4430  * used to track this state.
4431  */
4432 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4433 {
4434         u64 runtime;
4435         int throttled;
4436
4437         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4438         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4439                 goto out_deactivate;
4440
4441         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4442         cfs_b->nr_periods += overrun;
4443
4444         /*
4445          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4446          * we're going inactive then everything else can be deferred
4447          */
4448         if (cfs_b->idle && !throttled)
4449                 goto out_deactivate;
4450
4451         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4452
4453         if (!throttled) {
4454                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4455                 cfs_b->idle = 1;
4456                 return 0;
4457         }
4458
4459         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4460         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4461
4462         /*
4463          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4464          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4465          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4466          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4467          * only by limited amounts in that extreme case.
4468          */
4469         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4470                 runtime = cfs_b->runtime;
4471                 cfs_b->distribute_running = 1;
4472                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4473                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4474                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4475                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4476
4477                 cfs_b->distribute_running = 0;
4478                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4479
4480                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4481         }
4482
4483         /*
4484          * While we are ensured activity in the period following an
4485          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4486          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4487          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4488          */
4489         cfs_b->idle = 0;
4490
4491         return 0;
4492
4493 out_deactivate:
4494         return 1;
4495 }
4496
4497 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4498 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4499 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4500 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4501 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4502 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4503
4504 /*
4505  * Are we near the end of the current quota period?
4506  *
4507  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4508  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4509  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4510  */
4511 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4512 {
4513         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4514         s64 remaining;
4515
4516         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4517         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4518                 return 1;
4519
4520         /* is a quota refresh about to occur? */
4521         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4522         if (remaining < (s64)min_expire)
4523                 return 1;
4524
4525         return 0;
4526 }
4527
4528 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4529 {
4530         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4531
4532         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4533         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4534                 return;
4535
4536         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4537                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4538                         HRTIMER_MODE_REL);
4539 }
4540
4541 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4542 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4543 {
4544         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4545         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4546
4547         if (slack_runtime <= 0)
4548                 return;
4549
4550         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4551         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
4552                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4553
4554                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4555                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4556                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4557                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4558         }
4559         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4560
4561         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4562         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4563 }
4564
4565 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4566 {
4567         if (!cfs_bandwidth_used())
4568                 return;
4569
4570         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4571                 return;
4572
4573         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4574 }
4575
4576 /*
4577  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4578  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4579  */
4580 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4581 {
4582         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4583
4584         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4585         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4586         if (cfs_b->distribute_running) {
4587                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4588                 return;
4589         }
4590
4591         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4592                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4593                 return;
4594         }
4595
4596         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4597                 runtime = cfs_b->runtime;
4598
4599         if (runtime)
4600                 cfs_b->distribute_running = 1;
4601
4602         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4603
4604         if (!runtime)
4605                 return;
4606
4607         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4608
4609         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4610         cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4611         cfs_b->distribute_running = 0;
4612         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4613 }
4614
4615 /*
4616  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4617  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4618  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4619  */
4620 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4621 {
4622         if (!cfs_bandwidth_used())
4623                 return;
4624
4625         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4626         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4627                 return;
4628
4629         /* ensure the group is not already throttled */
4630         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4631                 return;
4632
4633         /* update runtime allocation */
4634         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4635         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4636                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4637 }
4638
4639 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4640 {
4641         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4642
4643         if (!cfs_bandwidth_used())
4644                 return;
4645
4646         if (!tg->parent)
4647                 return;
4648
4649         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4650         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4651
4652         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4653         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4654 }
4655
4656 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4657 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4658 {
4659         if (!cfs_bandwidth_used())
4660                 return false;
4661
4662         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4663                 return false;
4664
4665         /*
4666          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4667          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4668          */
4669         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4670                 return true;
4671
4672         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4673         return true;
4674 }
4675
4676 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4677 {
4678         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4679                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4680
4681         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4682
4683         return HRTIMER_NORESTART;
4684 }
4685
4686 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4687
4688 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4689 {
4690         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4691                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4692         int overrun;
4693         int idle = 0;
4694         int count = 0;
4695
4696         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4697         for (;;) {
4698                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4699                 if (!overrun)
4700                         break;
4701
4702                 if (++count > 3) {
4703                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4704
4705                         /*
4706                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
4707                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
4708                          * to fail.
4709                          */
4710                         new = old * 2;
4711                         if (new < max_cfs_quota_period) {
4712                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4713                                 cfs_b->quota *= 2;
4714
4715                                 pr_warn_ratelimited(
4716         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4717                                         smp_processor_id(),
4718                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4719                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4720                         } else {
4721                                 pr_warn_ratelimited(
4722         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4723                                         smp_processor_id(),
4724                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
4725                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4726                         }
4727
4728                         /* reset count so we don't come right back in here */
4729                         count = 0;
4730                 }
4731
4732                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4733         }
4734         if (idle)
4735                 cfs_b->period_active = 0;
4736         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4737
4738         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4739 }
4740
4741 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4742 {
4743         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4744         cfs_b->runtime = 0;
4745         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4746         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4747
4748         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4749         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4750         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4751         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4752         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4753         cfs_b->distribute_running = 0;
4754 }
4755
4756 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4757 {
4758         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4759         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4760 }
4761
4762 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4763 {
4764         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4765
4766         if (!cfs_b->period_active) {
4767                 cfs_b->period_active = 1;
4768                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4769                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4770         }
4771 }
4772
4773 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4774 {
4775         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4776         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4777                 return;
4778
4779         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4780         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4781 }
4782
4783 /*
4784  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4785  *
4786  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4787  * bits doesn't do much.
4788  */
4789
4790 /* cpu online calback */
4791 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4792 {
4793         struct task_group *tg;
4794
4795         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4796
4797         rcu_read_lock();
4798         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4799                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4800                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4801
4802                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4803                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4804                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4805         }
4806         rcu_read_unlock();
4807 }
4808
4809 /* cpu offline callback */
4810 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4811 {
4812         struct task_group *tg;
4813
4814         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4815
4816         rcu_read_lock();
4817         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4818                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4819
4820                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4821                         continue;
4822
4823                 /*
4824                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4825                  * there's some valid quota amount
4826                  */
4827                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4828                 /*
4829                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4830                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4831                  */
4832                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4833
4834                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4835                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4836         }
4837         rcu_read_unlock();
4838 }
4839
4840 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4841 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4842 {
4843         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4844 }
4845
4846 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4847 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4848 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4849 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4850 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4851
4852 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4853 {
4854         return 0;
4855 }
4856
4857 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4858 {
4859         return 0;
4860 }
4861
4862 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4863                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4864 {
4865         return 0;
4866 }
4867
4868 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4869
4870 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4871 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4872 #endif
4873
4874 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4875 {
4876         return NULL;
4877 }
4878 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4879 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4880 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4881
4882 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4883
4884 /**************************************************
4885  * CFS operations on tasks:
4886  */
4887
4888 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4889 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4890 {
4891         struct sched_entity *se = &p->se;
4892         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4893
4894         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4895
4896         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4897                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4898                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4899                 s64 delta = slice - ran;
4900
4901                 if (delta < 0) {
4902                         if (rq->curr == p)
4903                                 resched_curr(rq);
4904                         return;
4905                 }
4906                 hrtick_start(rq, delta);
4907         }
4908 }
4909
4910 /*
4911  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4912  * current task is from our class and nr_running is low enough
4913  * to matter.
4914  */
4915 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4916 {
4917         struct task_struct *curr = rq->curr;
4918
4919         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4920                 return;
4921
4922         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4923                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4924 }
4925 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4926 static inline void
4927 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4928 {
4929 }
4930
4931 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4932 {
4933 }
4934 #endif
4935
4936 /*
4937  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4938  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4939  * then put the task into the rbtree:
4940  */
4941 static void
4942 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4943 {
4944         struct cfs_rq *cfs_rq;
4945         struct sched_entity *se = &p->se;
4946
4947         /*
4948          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4949          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4950          * passed.
4951          */
4952         if (p->in_iowait)
4953                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4954
4955         for_each_sched_entity(se) {
4956                 if (se->on_rq)
4957                         break;
4958                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4959                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4960
4961                 /*
4962                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4963                  *
4964                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4965                  * post the final h_nr_running increment below.
4966                  */
4967                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4968                         break;
4969                 cfs_rq->h_nr_running++;
4970
4971                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4972         }
4973
4974         for_each_sched_entity(se) {
4975                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4976                 cfs_rq->h_nr_running++;
4977
4978                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4979                         break;
4980
4981                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4982                 update_cfs_shares(se);
4983         }
4984
4985         if (!se)
4986                 add_nr_running(rq, 1);
4987
4988         hrtick_update(rq);
4989 }
4990
4991 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4992
4993 /*
4994  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4995  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4996  * update the fair scheduling stats:
4997  */
4998 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4999 {
5000         struct cfs_rq *cfs_rq;
5001         struct sched_entity *se = &p->se;
5002         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5003
5004         for_each_sched_entity(se) {
5005                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5006                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5007
5008                 /*
5009                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5010                  *
5011                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5012                  * post the final h_nr_running decrement below.
5013                 */
5014                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5015                         break;
5016                 cfs_rq->h_nr_running--;
5017
5018                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5019                 if (cfs_rq->load.weight) {
5020                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5021                         se = parent_entity(se);
5022                         /*
5023                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5024                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5025                          */
5026                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5027                                 set_next_buddy(se);
5028                         break;
5029                 }
5030                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5031         }
5032
5033         for_each_sched_entity(se) {
5034                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5035                 cfs_rq->h_nr_running--;
5036
5037                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5038                         break;
5039
5040                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
5041                 update_cfs_shares(se);
5042         }
5043
5044         if (!se)
5045                 sub_nr_running(rq, 1);
5046
5047         hrtick_update(rq);
5048 }
5049
5050 #ifdef CONFIG_SMP
5051
5052 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5053 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5054 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5055
5056 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5057 /*
5058  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5059  */
5060
5061 /*
5062  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5063  *
5064  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5065  *
5066  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5067  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
5068  *
5069  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5070  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5071  *
5072  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5073  *
5074  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5075  *
5076  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5077  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5078  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5079  * fixed_power_int())
5080  *
5081  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5082  */
5083 #define DEGRADE_SHIFT           7
5084
5085 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5086 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5087         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5088         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5089         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5090         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5091         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5092 };
5093
5094 /*
5095  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5096  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5097  * adding any new load.
5098  */
5099 static unsigned long
5100 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5101 {
5102         int j = 0;
5103
5104         if (!missed_updates)
5105                 return load;
5106
5107         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5108                 return 0;
5109
5110         if (idx == 1)
5111                 return load >> missed_updates;
5112
5113         while (missed_updates) {
5114                 if (missed_updates % 2)
5115                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5116
5117                 missed_updates >>= 1;
5118                 j++;
5119         }
5120         return load;
5121 }
5122 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5123
5124 /**
5125  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5126  * @this_rq: The rq to update statistics for
5127  * @this_load: The current load
5128  * @pending_updates: The number of missed updates
5129  *
5130  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5131  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5132  *
5133  * This function computes a decaying average:
5134  *
5135  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5136  *
5137  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5138  * the @pending_updates argument.
5139  *
5140  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5141  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5142  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5143  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5144  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5145  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5146  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5147  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5148  *
5149  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5150  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5151  *
5152  * For regular NOHZ, this reduces to:
5153  *
5154  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5155  *
5156  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5157  * term.
5158  */
5159 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5160                             unsigned long pending_updates)
5161 {
5162         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5163         int i, scale;
5164
5165         this_rq->nr_load_updates++;
5166
5167         /* Update our load: */
5168         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5169         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5170                 unsigned long old_load, new_load;
5171
5172                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5173
5174                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5175 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5176                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5177                 if (tickless_load) {
5178                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5179                         /*
5180                          * old_load can never be a negative value because a
5181                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5182                          * original tickless_load.
5183                          */
5184                         old_load += tickless_load;
5185                 }
5186 #endif
5187                 new_load = this_load;
5188                 /*
5189                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5190                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5191                  * example.
5192                  */
5193                 if (new_load > old_load)
5194                         new_load += scale - 1;
5195
5196                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5197         }
5198
5199         sched_avg_update(this_rq);
5200 }
5201
5202 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5203 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5204 {
5205         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5206 }
5207
5208 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5209 /*
5210  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5211  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5212  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5213  *
5214  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5215  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5216  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5217  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5218  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5219  *
5220  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5221  */
5222
5223 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5224                                  unsigned long curr_jiffies,
5225                                  unsigned long load)
5226 {
5227         unsigned long pending_updates;
5228
5229         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5230         if (pending_updates) {
5231                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5232                 /*
5233                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5234                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5235                  * its weighted load.
5236                  */
5237                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5238         }
5239 }
5240
5241 /*
5242  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5243  * idle balance.
5244  */
5245 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5246 {
5247         /*
5248          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5249          */
5250         if (weighted_cpuload(this_rq))
5251                 return;
5252
5253         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5254 }
5255
5256 /*
5257  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5258  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5259  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5260  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5261  */
5262 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5263 {
5264         struct rq *this_rq = this_rq();
5265
5266         /*
5267          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5268          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5269          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5270          */
5271         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5272 }
5273
5274 /*
5275  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5276  */
5277 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5278 {
5279         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5280         struct rq *this_rq = this_rq();
5281         unsigned long load;
5282         struct rq_flags rf;
5283
5284         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5285                 return;
5286
5287         load = weighted_cpuload(this_rq);
5288         rq_lock(this_rq, &rf);
5289         update_rq_clock(this_rq);
5290         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5291         rq_unlock(this_rq, &rf);
5292 }
5293 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5294 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5295                                         unsigned long curr_jiffies,
5296                                         unsigned long load) { }
5297 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5298
5299 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5300 {
5301 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5302         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5303         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5304 #endif
5305         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5306 }
5307
5308 /*
5309  * Called from scheduler_tick()
5310  */
5311 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5312 {
5313         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5314
5315         if (tick_nohz_tick_stopped())
5316                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5317         else
5318                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5319 }
5320
5321 /*
5322  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5323  * according to the scheduling class and "nice" value.
5324  *
5325  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5326  * balance conservatively.
5327  */
5328 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5329 {
5330         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5331         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5332
5333         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5334                 return total;
5335
5336         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5337 }
5338
5339 /*
5340  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5341  * according to the scheduling class and "nice" value.
5342  */
5343 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5344 {
5345         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5346         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5347
5348         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5349                 return total;
5350
5351         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5352 }
5353
5354 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5355 {
5356         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5357 }
5358
5359 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5360 {
5361         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5362 }
5363
5364 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5365 {
5366         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5367         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5368         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5369
5370         if (nr_running)
5371                 return load_avg / nr_running;
5372
5373         return 0;
5374 }
5375
5376 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5377 {
5378         /*
5379          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5380          * jiffy will not have built up many flips.
5381          */
5382         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5383                 current->wakee_flips >>= 1;
5384                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5385         }
5386
5387         if (current->last_wakee != p) {
5388                 current->last_wakee = p;
5389                 current->wakee_flips++;
5390         }
5391 }
5392
5393 /*
5394  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5395  *
5396  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5397  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5398  *
5399  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5400  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5401  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5402  *
5403  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5404  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5405  *
5406  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5407  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5408  * socket size.
5409  */
5410 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5411 {
5412         unsigned int master = current->wakee_flips;
5413         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5414         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5415
5416         if (master < slave)
5417                 swap(master, slave);
5418         if (slave < factor || master < slave * factor)
5419                 return 0;
5420         return 1;
5421 }
5422
5423 /*
5424  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5425  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5426  * CPU.
5427  *
5428  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is (or
5429  *                      will be) idle.
5430  *
5431  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5432  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5433  *                        for the overloaded case.
5434  */
5435
5436 static bool
5437 wake_affine_idle(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5438                  int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5439 {
5440         if (idle_cpu(this_cpu))
5441                 return true;
5442
5443         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5444                 return true;
5445
5446         return false;
5447 }
5448
5449 static bool
5450 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5451                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5452 {
5453         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5454         unsigned long task_load;
5455
5456         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5457         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5458
5459         if (sync) {
5460                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5461
5462                 if (current_load > this_eff_load)
5463                         return true;
5464
5465                 this_eff_load -= current_load;
5466         }
5467
5468         task_load = task_h_load(p);
5469
5470         this_eff_load += task_load;
5471         if (sched_feat(WA_BIAS))
5472                 this_eff_load *= 100;
5473         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5474
5475         prev_eff_load -= task_load;
5476         if (sched_feat(WA_BIAS))
5477                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5478         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5479
5480         return this_eff_load <= prev_eff_load;
5481 }
5482
5483 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5484                        int prev_cpu, int sync)
5485 {
5486         int this_cpu = smp_processor_id();
5487         bool affine = false;
5488
5489         if (sched_feat(WA_IDLE) && !affine)
5490                 affine = wake_affine_idle(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5491
5492         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && !affine)
5493                 affine = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5494
5495         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5496         if (affine) {
5497                 schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5498                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5499         }
5500
5501         return affine;
5502 }
5503
5504 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5505 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5506
5507 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5508 {
5509         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5510 }
5511
5512 /*
5513  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5514  * domain.
5515  */
5516 static struct sched_group *
5517 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5518                   int this_cpu, int sd_flag)
5519 {
5520         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5521         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5522         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5523         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5524         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5525         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5526         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5527         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5528                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5529
5530         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5531                 load_idx = sd->wake_idx;
5532
5533         do {
5534                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5535                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5536                 int local_group;
5537                 int i;
5538
5539                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5540                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5541                                         &p->cpus_allowed))
5542                         continue;
5543
5544                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5545                                                sched_group_span(group));
5546
5547                 /*
5548                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5549                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5550                  */
5551                 avg_load = 0;
5552                 runnable_load = 0;
5553                 max_spare_cap = 0;
5554
5555                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5556                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5557                         if (local_group)
5558                                 load = source_load(i, load_idx);
5559                         else
5560                                 load = target_load(i, load_idx);
5561
5562                         runnable_load += load;
5563
5564                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5565
5566                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5567
5568                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5569                                 max_spare_cap = spare_cap;
5570                 }
5571
5572                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5573                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5574                                         group->sgc->capacity;
5575                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5576                                         group->sgc->capacity;
5577
5578                 if (local_group) {
5579                         this_runnable_load = runnable_load;
5580                         this_avg_load = avg_load;
5581                         this_spare = max_spare_cap;
5582                 } else {
5583                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5584                                 /*
5585                                  * The runnable load is significantly smaller
5586                                  * so we can pick this new cpu
5587                                  */
5588                                 min_runnable_load = runnable_load;
5589                                 min_avg_load = avg_load;
5590                                 idlest = group;
5591                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5592                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5593                                 /*
5594                                  * The runnable loads are close so take the
5595                                  * blocked load into account through avg_load.
5596                                  */
5597                                 min_avg_load = avg_load;
5598                                 idlest = group;
5599                         }
5600
5601                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5602                                 most_spare = max_spare_cap;
5603                                 most_spare_sg = group;
5604                         }
5605                 }
5606         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5607
5608         /*
5609          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5610          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5611          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5612          * so we allow for some task stuffing by using
5613          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5614          *
5615          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5616          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5617          * utilization.
5618          */
5619         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5620                 goto skip_spare;
5621
5622         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5623             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5624                 return NULL;
5625
5626         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5627                 return most_spare_sg;
5628
5629 skip_spare:
5630         if (!idlest)
5631                 return NULL;
5632
5633         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5634                 return NULL;
5635
5636         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5637              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5638                 return NULL;
5639
5640         return idlest;
5641 }
5642
5643 /*
5644  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5645  */
5646 static int
5647 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5648 {
5649         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5650         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5651         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5652         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5653         int shallowest_idle_cpu = -1;
5654         int i;
5655
5656         /* Check if we have any choice: */
5657         if (group->group_weight == 1)
5658                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5659
5660         /* Traverse only the allowed CPUs */
5661         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5662                 if (idle_cpu(i)) {
5663                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5664                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5665                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5666                                 /*
5667                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5668                                  * has the smallest exit latency irrespective
5669                                  * of any idle timestamp.
5670                                  */
5671                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5672                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5673                                 shallowest_idle_cpu = i;
5674                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5675                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5676                                 /*
5677                                  * If equal or no active idle state, then
5678                                  * the most recently idled CPU might have
5679                                  * a warmer cache.
5680                                  */
5681                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5682                                 shallowest_idle_cpu = i;
5683                         }
5684                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5685                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5686                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5687                                 min_load = load;
5688                                 least_loaded_cpu = i;
5689                         }
5690                 }
5691         }
5692
5693         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5694 }
5695
5696 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5697 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5698 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5699
5700 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5701 {
5702         struct sched_domain_shared *sds;
5703
5704         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5705         if (sds)
5706                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5707 }
5708
5709 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5710 {
5711         struct sched_domain_shared *sds;
5712
5713         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5714         if (sds)
5715                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5716
5717         return def;
5718 }
5719
5720 /*
5721  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5722  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5723  *
5724  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5725  * state should be fairly cheap.
5726  */
5727 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5728 {
5729         int core = cpu_of(rq);
5730         int cpu;
5731
5732         rcu_read_lock();
5733         if (test_idle_cores(core, true))
5734                 goto unlock;
5735
5736         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5737                 if (cpu == core)
5738                         continue;
5739
5740                 if (!idle_cpu(cpu))
5741                         goto unlock;
5742         }
5743
5744         set_idle_cores(core, 1);
5745 unlock:
5746         rcu_read_unlock();
5747 }
5748
5749 /*
5750  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5751  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5752  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5753  */
5754 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5755 {
5756         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5757         int core, cpu;
5758
5759         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5760                 return -1;
5761
5762         if (!test_idle_cores(target, false))
5763                 return -1;
5764
5765         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5766
5767         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5768                 bool idle = true;
5769
5770                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5771                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5772                         if (!idle_cpu(cpu))
5773                                 idle = false;
5774                 }
5775
5776                 if (idle)
5777                         return core;
5778         }
5779
5780         /*
5781          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5782          */
5783         set_idle_cores(target, 0);
5784
5785         return -1;
5786 }
5787
5788 /*
5789  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5790  */
5791 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5792 {
5793         int cpu;
5794
5795         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5796                 return -1;
5797
5798         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5799                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5800                         continue;
5801                 if (idle_cpu(cpu))
5802                         return cpu;
5803         }
5804
5805         return -1;
5806 }
5807
5808 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5809
5810 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5811 {
5812         return -1;
5813 }
5814
5815 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5816 {
5817         return -1;
5818 }
5819
5820 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5821
5822 /*
5823  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5824  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5825  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5826  */
5827 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5828 {
5829         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5830         struct sched_domain *this_sd;
5831         u64 avg_cost, avg_idle;
5832         u64 time, cost;
5833         s64 delta;
5834         int cpu, nr = INT_MAX;
5835
5836         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5837         if (!this_sd)
5838                 return -1;
5839
5840         /*
5841          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5842          * particularly is sensitive here.
5843          */
5844         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5845         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5846
5847         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5848                 return -1;
5849
5850         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5851                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5852                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5853                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5854                 else
5855                         nr = 4;
5856         }
5857
5858         time = local_clock();
5859
5860         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5861
5862         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
5863                 if (!--nr)
5864                         return -1;
5865                 if (idle_cpu(cpu))
5866                         break;
5867         }
5868
5869         time = local_clock() - time;
5870         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5871         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5872         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5873
5874         return cpu;
5875 }
5876
5877 /*
5878  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5879  */
5880 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5881 {
5882         struct sched_domain *sd;
5883         int i;
5884
5885         if (idle_cpu(target))
5886                 return target;
5887
5888         /*
5889          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5890          */
5891         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5892                 return prev;
5893
5894         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5895         if (!sd)
5896                 return target;
5897
5898         i = select_idle_core(p, sd, target);
5899         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5900                 return i;
5901
5902         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5903         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5904                 return i;
5905
5906         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5907         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5908                 return i;
5909
5910         return target;
5911 }
5912
5913 /*
5914  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5915  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5916  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5917  * CFS task (ie cpu_capacity).
5918  *
5919  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5920  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5921  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5922  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5923  * (arch_scale_freq_capacity()).
5924  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5925  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5926  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5927  *
5928  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5929  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5930  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5931  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5932  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5933  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5934  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5935  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5936  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5937  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5938  */
5939 static int cpu_util(int cpu)
5940 {
5941         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5942         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5943
5944         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5945 }
5946
5947 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5948 {
5949         return p->se.avg.util_avg;
5950 }
5951
5952 /*
5953  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5954  * the waking task p removed.
5955  */
5956 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5957 {
5958         unsigned long util, capacity;
5959
5960         /* Task has no contribution or is new */
5961         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5962                 return cpu_util(cpu);
5963
5964         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5965         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5966
5967         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5968 }
5969
5970 /*
5971  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5972  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5973  *
5974  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5975  * BALANCE_WAKE sort things out.
5976  */
5977 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5978 {
5979         long min_cap, max_cap;
5980
5981         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5982         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5983
5984         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5985         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5986                 return 0;
5987
5988         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5989         sync_entity_load_avg(&p->se);
5990
5991         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5992 }
5993
5994 /*
5995  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5996  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5997  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5998  *
5999  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6000  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6001  *
6002  * Returns the target cpu number.
6003  *
6004  * preempt must be disabled.
6005  */
6006 static int
6007 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6008 {
6009         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6010         int cpu = smp_processor_id();
6011         int new_cpu = prev_cpu;
6012         int want_affine = 0;
6013         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6014
6015         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6016                 record_wakee(p);
6017                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6018                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6019         }
6020
6021         rcu_read_lock();
6022         for_each_domain(cpu, tmp) {
6023                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6024                         break;
6025
6026                 /*
6027                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6028                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6029                  */
6030                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6031                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6032                         affine_sd = tmp;
6033                         break;
6034                 }
6035
6036                 if (tmp->flags & sd_flag)
6037                         sd = tmp;
6038                 else if (!want_affine)
6039                         break;
6040         }
6041
6042         if (affine_sd) {
6043                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6044                 if (cpu == prev_cpu)
6045                         goto pick_cpu;
6046
6047                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6048                         new_cpu = cpu;
6049         }
6050
6051         if (!sd) {
6052  pick_cpu:
6053                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6054                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6055
6056         } else while (sd) {
6057                 struct sched_group *group;
6058                 int weight;
6059
6060                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6061                         sd = sd->child;
6062                         continue;
6063                 }
6064
6065                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6066                 if (!group) {
6067                         sd = sd->child;
6068                         continue;
6069                 }
6070
6071                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6072                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6073                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6074                         sd = sd->child;
6075                         continue;
6076                 }
6077
6078                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6079                 cpu = new_cpu;
6080                 weight = sd->span_weight;
6081                 sd = NULL;
6082                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6083                         if (weight <= tmp->span_weight)
6084                                 break;
6085                         if (tmp->flags & sd_flag)
6086                                 sd = tmp;
6087                 }
6088                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6089         }
6090         rcu_read_unlock();
6091
6092         return new_cpu;
6093 }
6094
6095 /*
6096  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6097  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6098  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6099  */
6100 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6101 {
6102         /*
6103          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6104          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6105          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6106          * the task on the new runqueue.
6107          */
6108         if (p->state == TASK_WAKING) {
6109                 struct sched_entity *se = &p->se;
6110                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6111                 u64 min_vruntime;
6112
6113 #ifndef CONFIG_64BIT
6114                 u64 min_vruntime_copy;
6115
6116                 do {
6117                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6118                         smp_rmb();
6119                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6120                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6121 #else
6122                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6123 #endif
6124
6125                 se->vruntime -= min_vruntime;
6126         }
6127
6128         /*
6129          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6130          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6131          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6132          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6133          * load sounds not bad.
6134          */
6135         remove_entity_load_avg(&p->se);
6136
6137         /* Tell new CPU we are migrated */
6138         p->se.avg.last_update_time = 0;
6139 }
6140
6141 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6142 {
6143         remove_entity_load_avg(&p->se);
6144 }
6145 #endif /* CONFIG_SMP */
6146
6147 static unsigned long
6148 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6149 {
6150         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6151
6152         /*
6153          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6154          * to virtual-time in his units.
6155          *
6156          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6157          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6158          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6159          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6160          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6161          *
6162          * This is especially important for buddies when the leftmost
6163          * task is higher priority than the buddy.
6164          */
6165         return calc_delta_fair(gran, se);
6166 }
6167
6168 /*
6169  * Should 'se' preempt 'curr'.
6170  *
6171  *             |s1
6172  *        |s2
6173  *   |s3
6174  *         g
6175  *      |<--->|c
6176  *
6177  *  w(c, s1) = -1
6178  *  w(c, s2) =  0
6179  *  w(c, s3) =  1
6180  *
6181  */
6182 static int
6183 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6184 {
6185         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6186
6187         if (vdiff <= 0)
6188                 return -1;
6189
6190         gran = wakeup_gran(curr, se);
6191         if (vdiff > gran)
6192                 return 1;
6193
6194         return 0;
6195 }
6196
6197 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6198 {
6199         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6200                 return;
6201
6202         for_each_sched_entity(se) {
6203                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6204                         return;
6205                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6206         }
6207 }
6208
6209 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6210 {
6211         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6212                 return;
6213
6214         for_each_sched_entity(se) {
6215                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6216                         return;
6217                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6218         }
6219 }
6220
6221 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6222 {
6223         for_each_sched_entity(se)
6224                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6225 }
6226
6227 /*
6228  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6229  */
6230 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6231 {
6232         struct task_struct *curr = rq->curr;
6233         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6234         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6235         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6236         int next_buddy_marked = 0;
6237
6238         if (unlikely(se == pse))
6239                 return;
6240
6241         /*
6242          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6243          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6244          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6245          * next-buddy nomination below.
6246          */
6247         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6248                 return;
6249
6250         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6251                 set_next_buddy(pse);
6252                 next_buddy_marked = 1;
6253         }
6254
6255         /*
6256          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6257          * wake up path.
6258          *
6259          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6260          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6261          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6262          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6263          * below.
6264          */
6265         if (test_tsk_need_resched(curr))
6266                 return;
6267
6268         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6269         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6270             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6271                 goto preempt;
6272
6273         /*
6274          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6275          * is driven by the tick):
6276          */
6277         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6278                 return;
6279
6280         find_matching_se(&se, &pse);
6281         update_curr(cfs_rq_of(se));
6282         BUG_ON(!pse);
6283         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6284                 /*
6285                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6286                  * triggering this preemption.
6287                  */
6288                 if (!next_buddy_marked)
6289                         set_next_buddy(pse);
6290                 goto preempt;
6291         }
6292
6293         return;
6294
6295 preempt:
6296         resched_curr(rq);
6297         /*
6298          * Only set the backward buddy when the current task is still
6299          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6300          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6301          * point, either of which can * drop the rq lock.
6302          *
6303          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6304          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6305          */
6306         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6307                 return;
6308
6309         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6310                 set_last_buddy(se);
6311 }
6312
6313 static struct task_struct *
6314 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6315 {
6316         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6317         struct sched_entity *se;
6318         struct task_struct *p;
6319         int new_tasks;
6320
6321 again:
6322         if (!cfs_rq->nr_running)
6323                 goto idle;
6324
6325 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6326         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6327                 goto simple;
6328
6329         /*
6330          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6331          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6332          *
6333          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6334          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6335          */
6336
6337         do {
6338                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6339
6340                 /*
6341                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6342                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6343                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6344                  * forget we've ever seen it.
6345                  */
6346                 if (curr) {
6347                         if (curr->on_rq)
6348                                 update_curr(cfs_rq);
6349                         else
6350                                 curr = NULL;
6351
6352                         /*
6353                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6354                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6355                          * Therefore the nr_running test will indeed
6356                          * be correct.
6357                          */
6358                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6359                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6360
6361                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6362                                         goto idle;
6363
6364                                 goto simple;
6365                         }
6366                 }
6367
6368                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6369                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6370         } while (cfs_rq);
6371
6372         p = task_of(se);
6373
6374         /*
6375          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6376          * is a different task than we started out with, try and touch the
6377          * least amount of cfs_rqs.
6378          */
6379         if (prev != p) {
6380                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6381
6382                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6383                         int se_depth = se->depth;
6384                         int pse_depth = pse->depth;
6385
6386                         if (se_depth <= pse_depth) {
6387                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6388                                 pse = parent_entity(pse);
6389                         }
6390                         if (se_depth >= pse_depth) {
6391                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6392                                 se = parent_entity(se);
6393                         }
6394                 }
6395
6396                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6397                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6398         }
6399
6400         if (hrtick_enabled(rq))
6401                 hrtick_start_fair(rq, p);
6402
6403         return p;
6404 simple:
6405 #endif
6406
6407         put_prev_task(rq, prev);
6408
6409         do {
6410                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6411                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6412                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6413         } while (cfs_rq);
6414
6415         p = task_of(se);
6416
6417         if (hrtick_enabled(rq))
6418                 hrtick_start_fair(rq, p);
6419
6420         return p;
6421
6422 idle:
6423         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6424
6425         /*
6426          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6427          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6428          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6429          */
6430         if (new_tasks < 0)
6431                 return RETRY_TASK;
6432
6433         if (new_tasks > 0)
6434                 goto again;
6435
6436         return NULL;
6437 }
6438
6439 /*
6440  * Account for a descheduled task:
6441  */
6442 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6443 {
6444         struct sched_entity *se = &prev->se;
6445         struct cfs_rq *cfs_rq;
6446
6447         for_each_sched_entity(se) {
6448                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6449                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6450         }
6451 }
6452
6453 /*
6454  * sched_yield() is very simple
6455  *
6456  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6457  */
6458 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6459 {
6460         struct task_struct *curr = rq->curr;
6461         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6462         struct sched_entity *se = &curr->se;
6463
6464         /*
6465          * Are we the only task in the tree?
6466          */
6467         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6468                 return;
6469
6470         clear_buddies(cfs_rq, se);
6471
6472         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6473                 update_rq_clock(rq);
6474                 /*
6475                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6476                  */
6477                 update_curr(cfs_rq);
6478                 /*
6479                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6480                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6481                  * and double the fastpath cost.
6482                  */
6483                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6484         }
6485
6486         set_skip_buddy(se);
6487 }
6488
6489 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6490 {
6491         struct sched_entity *se = &p->se;
6492
6493         /* throttled hierarchies are not runnable */
6494         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6495                 return false;
6496
6497         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6498         set_next_buddy(se);
6499
6500         yield_task_fair(rq);
6501
6502         return true;
6503 }
6504
6505 #ifdef CONFIG_SMP
6506 /**************************************************
6507  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6508  *
6509  * BASICS
6510  *
6511  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6512  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6513  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6514  *
6515  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6516  *
6517  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6518  * W_i,0 is defined as:
6519  *
6520  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6521  *
6522  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6523  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6524  *
6525  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6526  * weight:
6527  *
6528  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6529  *
6530  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6531  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6532  * can also include other factors [XXX].
6533  *
6534  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6535  * directly from (1):
6536  *
6537  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6538  *
6539  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6540  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6541  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6542  *
6543  * [XXX expand on:
6544  *     - infeasible weights;
6545  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6546  *
6547  *
6548  * SCHED DOMAINS
6549  *
6550  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6551  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6552  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6553  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6554  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6555  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6556  * the groups.
6557  *
6558  * This yields:
6559  *
6560  *     log_2 n     1     n
6561  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6562  *     i = 0      2^i   2^i
6563  *                               `- size of each group
6564  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6565  *         |         `- freq
6566  *         `- sum over all levels
6567  *
6568  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6569  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6570  *
6571  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6572  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6573  *
6574  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6575  *
6576  *             log_2 n
6577  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6578  *             k = 0
6579  *
6580  * And you'll find that:
6581  *
6582  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6583  *
6584  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6585  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6586  * of:
6587  *
6588  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6589  *
6590  *
6591  * WORK CONSERVING
6592  *
6593  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6594  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6595  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6596  *
6597  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6598  * time.
6599  *
6600  * [XXX more?]
6601  *
6602  *
6603  * CGROUPS
6604  *
6605  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6606  *
6607  *                                s_k,i
6608  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6609  *                                 S_k
6610  *
6611  * Where
6612  *
6613  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6614  *
6615  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6616  *
6617  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6618  * property.
6619  *
6620  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6621  *      rewrite all of this once again.]
6622  */
6623
6624 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6625
6626 enum fbq_type { regular, remote, all };
6627
6628 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6629 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6630 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6631 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6632
6633 struct lb_env {
6634         struct sched_domain     *sd;
6635
6636         struct rq               *src_rq;
6637         int                     src_cpu;
6638
6639         int                     dst_cpu;
6640         struct rq               *dst_rq;
6641
6642         struct cpumask          *dst_grpmask;
6643         int                     new_dst_cpu;
6644         enum cpu_idle_type      idle;
6645         long                    imbalance;
6646         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6647         struct cpumask          *cpus;
6648
6649         unsigned int            flags;
6650
6651         unsigned int            loop;
6652         unsigned int            loop_break;
6653         unsigned int            loop_max;
6654
6655         enum fbq_type           fbq_type;
6656         struct list_head        tasks;
6657 };
6658
6659 /*
6660  * Is this task likely cache-hot:
6661  */
6662 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6663 {
6664         s64 delta;
6665
6666         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6667
6668         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6669                 return 0;
6670
6671         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6672                 return 0;
6673
6674         /*
6675          * Buddy candidates are cache hot:
6676          */
6677         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6678                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6679                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6680                 return 1;
6681
6682         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6683                 return 1;
6684         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6685                 return 0;
6686
6687         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6688
6689         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6690 }
6691
6692 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6693 /*
6694  * Returns 1, if task migration degrades locality
6695  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6696  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6697  */
6698 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6699 {
6700         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6701         unsigned long src_faults, dst_faults;
6702         int src_nid, dst_nid;
6703
6704         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6705                 return -1;
6706
6707         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6708                 return -1;
6709
6710         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6711         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6712
6713         if (src_nid == dst_nid)
6714                 return -1;
6715
6716         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6717         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6718                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6719                         return 1;
6720                 else
6721                         return -1;
6722         }
6723
6724         /* Encourage migration to the preferred node. */
6725         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6726                 return 0;
6727
6728         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
6729         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
6730                 return -1;
6731
6732         if (numa_group) {
6733                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6734                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6735         } else {
6736                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6737                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6738         }
6739
6740         return dst_faults < src_faults;
6741 }
6742
6743 #else
6744 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6745                                              struct lb_env *env)
6746 {
6747         return -1;
6748 }
6749 #endif
6750
6751 /*
6752  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6753  */
6754 static
6755 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6756 {
6757         int tsk_cache_hot;
6758
6759         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6760
6761         /*
6762          * We do not migrate tasks that are:
6763          * 1) throttled_lb_pair, or
6764          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6765          * 3) running (obviously), or
6766          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6767          */
6768         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6769                 return 0;
6770
6771         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6772                 int cpu;
6773
6774                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6775
6776                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6777
6778                 /*
6779                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6780                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6781                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6782                  *
6783                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
6784                  * already computed one in current iteration.
6785                  */
6786                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6787                         return 0;
6788
6789                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6790                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6791                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6792                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6793                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6794                                 break;
6795                         }
6796                 }
6797
6798                 return 0;
6799         }
6800
6801         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6802         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6803
6804         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6805                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6806                 return 0;
6807         }
6808
6809         /*
6810          * Aggressive migration if:
6811          * 1) destination numa is preferred
6812          * 2) task is cache cold, or
6813          * 3) too many balance attempts have failed.
6814          */
6815         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6816         if (tsk_cache_hot == -1)
6817                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6818
6819         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6820             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6821                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6822                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6823                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6824                 }
6825                 return 1;
6826         }
6827
6828         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6829         return 0;
6830 }
6831
6832 /*
6833  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6834  */
6835 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6836 {
6837         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6838
6839         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6840         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6841         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6842 }
6843
6844 /*
6845  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6846  * part of active balancing operations within "domain".
6847  *
6848  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6849  */
6850 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6851 {
6852         struct task_struct *p, *n;
6853
6854         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6855
6856         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6857                 if (!can_migrate_task(p, env))
6858                         continue;
6859
6860                 detach_task(p, env);
6861
6862                 /*
6863                  * Right now, this is only the second place where
6864                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6865                  * so we can safely collect stats here rather than
6866                  * inside detach_tasks().
6867                  */
6868                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6869                 return p;
6870         }
6871         return NULL;
6872 }
6873
6874 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6875
6876 /*
6877  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6878  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6879  *
6880  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6881  */
6882 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6883 {
6884         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6885         struct task_struct *p;
6886         unsigned long load;
6887         int detached = 0;
6888
6889         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6890
6891         if (env->imbalance <= 0)
6892                 return 0;
6893
6894         while (!list_empty(tasks)) {
6895                 /*
6896                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6897                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6898                  */
6899                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6900                         break;
6901
6902                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6903
6904                 env->loop++;
6905                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6906                 if (env->loop > env->loop_max)
6907                         break;
6908
6909                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6910                 if (env->loop > env->loop_break) {
6911                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6912                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6913                         break;
6914                 }
6915
6916                 if (!can_migrate_task(p, env))
6917                         goto next;
6918
6919                 /*
6920                  * Depending of the number of CPUs and tasks and the
6921                  * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
6922                  * value. Make sure that env->imbalance decreases
6923                  * otherwise detach_tasks() will stop only after
6924                  * detaching up to loop_max tasks.
6925                  */
6926                 load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
6927
6928
6929                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6930                         goto next;
6931
6932                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6933                         goto next;
6934
6935                 detach_task(p, env);
6936                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6937
6938                 detached++;
6939                 env->imbalance -= load;
6940
6941 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6942                 /*
6943                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6944                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6945                  * the critical section.
6946                  */
6947                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6948                         break;
6949 #endif
6950
6951                 /*
6952                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6953                  * weighted load.
6954                  */
6955                 if (env->imbalance <= 0)
6956                         break;
6957
6958                 continue;
6959 next:
6960                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6961         }
6962
6963         /*
6964          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6965          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6966          * than inside detach_one_task().
6967          */
6968         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6969
6970         return detached;
6971 }
6972
6973 /*
6974  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6975  */
6976 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6977 {
6978         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6979
6980         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6981         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
6982         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6983         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6984 }
6985
6986 /*
6987  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6988  * its new rq.
6989  */
6990 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6991 {
6992         struct rq_flags rf;
6993
6994         rq_lock(rq, &rf);
6995         update_rq_clock(rq);
6996         attach_task(rq, p);
6997         rq_unlock(rq, &rf);
6998 }
6999
7000 /*
7001  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7002  * new rq.
7003  */
7004 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7005 {
7006         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7007         struct task_struct *p;
7008         struct rq_flags rf;
7009
7010         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7011         update_rq_clock(env->dst_rq);
7012
7013         while (!list_empty(tasks)) {
7014                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7015                 list_del_init(&p->se.group_node);
7016
7017                 attach_task(env->dst_rq, p);
7018         }
7019
7020         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7021 }
7022
7023 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7024
7025 static void update_blocked_averages(int cpu)
7026 {
7027         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7028         struct cfs_rq *cfs_rq;
7029         struct rq_flags rf;
7030
7031         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7032         update_rq_clock(rq);
7033
7034         /*
7035          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7036          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7037          */
7038         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7039                 struct sched_entity *se;
7040
7041                 /* throttled entities do not contribute to load */
7042                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7043                         continue;
7044
7045                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7046                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7047
7048                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7049                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7050                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7051                         update_load_avg(se, 0);
7052         }
7053         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7054 }
7055
7056 /*
7057  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7058  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7059  * group is a fraction of its parents load.
7060  */
7061 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7062 {
7063         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7064         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7065         unsigned long now = jiffies;
7066         unsigned long load;
7067
7068         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7069                 return;
7070
7071         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7072         for_each_sched_entity(se) {
7073                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7074                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7075                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7076                         break;
7077         }
7078
7079         if (!se) {
7080                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7081                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7082         }
7083
7084         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7085                 load = cfs_rq->h_load;
7086                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7087                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7088                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7089                 cfs_rq->h_load = load;
7090                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7091         }
7092 }
7093
7094 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7095 {
7096         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7097
7098         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7099         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7100                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7101 }
7102 #else
7103 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7104 {
7105         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7106         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7107         struct rq_flags rf;
7108
7109         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7110         update_rq_clock(rq);
7111         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7112         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7113 }
7114
7115 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7116 {
7117         return p->se.avg.load_avg;
7118 }
7119 #endif
7120
7121 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7122
7123 enum group_type {
7124         group_other = 0,
7125         group_imbalanced,
7126         group_overloaded,
7127 };
7128
7129 /*
7130  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7131  */
7132 struct sg_lb_stats {
7133         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7134         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7135         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7136         unsigned long load_per_task;
7137         unsigned long group_capacity;
7138         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7139         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7140         unsigned int idle_cpus;
7141         unsigned int group_weight;
7142         enum group_type group_type;
7143         int group_no_capacity;
7144 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7145         unsigned int nr_numa_running;
7146         unsigned int nr_preferred_running;
7147 #endif
7148 };
7149
7150 /*
7151  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7152  *               during load balancing.
7153  */
7154 struct sd_lb_stats {
7155         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7156         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7157         unsigned long total_running;
7158         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7159         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7160         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7161
7162         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7163         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7164 };
7165
7166 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7167 {
7168         /*
7169          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7170          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7171          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7172          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7173          */
7174         *sds = (struct sd_lb_stats){
7175                 .busiest = NULL,
7176                 .local = NULL,
7177                 .total_running = 0UL,
7178                 .total_load = 0UL,
7179                 .total_capacity = 0UL,
7180                 .busiest_stat = {
7181                         .avg_load = 0UL,
7182                         .sum_nr_running = 0,
7183                         .group_type = group_other,
7184                 },
7185         };
7186 }
7187
7188 /**
7189  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7190  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7191  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7192  *
7193  * Return: The load index.
7194  */
7195 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7196                                         enum cpu_idle_type idle)
7197 {
7198         int load_idx;
7199
7200         switch (idle) {
7201         case CPU_NOT_IDLE:
7202                 load_idx = sd->busy_idx;
7203                 break;
7204
7205         case CPU_NEWLY_IDLE:
7206                 load_idx = sd->newidle_idx;
7207                 break;
7208         default:
7209                 load_idx = sd->idle_idx;
7210                 break;
7211         }
7212
7213         return load_idx;
7214 }
7215
7216 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7217 {
7218         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7219         u64 total, used, age_stamp, avg;
7220         s64 delta;
7221
7222         /*
7223          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7224          * we read them once before doing sanity checks on them.
7225          */
7226         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7227         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7228         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7229
7230         if (unlikely(delta < 0))
7231                 delta = 0;
7232
7233         total = sched_avg_period() + delta;
7234
7235         used = div_u64(avg, total);
7236
7237         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7238                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7239
7240         return 1;
7241 }
7242
7243 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7244 {
7245         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7246         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7247
7248         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7249
7250         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7251         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7252
7253         if (!capacity)
7254                 capacity = 1;
7255
7256         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7257         sdg->sgc->capacity = capacity;
7258         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7259 }
7260
7261 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7262 {
7263         struct sched_domain *child = sd->child;
7264         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7265         unsigned long capacity, min_capacity;
7266         unsigned long interval;
7267
7268         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7269         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7270         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7271
7272         if (!child) {
7273                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7274                 return;
7275         }
7276
7277         capacity = 0;
7278         min_capacity = ULONG_MAX;
7279
7280         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7281                 /*
7282                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7283                  * span the current group.
7284                  */
7285
7286                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7287                         struct sched_group_capacity *sgc;
7288                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7289
7290                         /*
7291                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7292                          * gets here before we've attached the domains to the
7293                          * runqueues.
7294                          *
7295                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7296                          * in update_cpu_capacity().
7297                          *
7298                          * This avoids capacity from being 0 and
7299                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7300                          */
7301                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7302                                 capacity += capacity_of(cpu);
7303                         } else {
7304                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7305                                 capacity += sgc->capacity;
7306                         }
7307
7308                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7309                 }
7310         } else  {
7311                 /*
7312                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7313                  * span the current group.
7314                  */
7315
7316                 group = child->groups;
7317                 do {
7318                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7319
7320                         capacity += sgc->capacity;
7321                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7322                         group = group->next;
7323                 } while (group != child->groups);
7324         }
7325
7326         sdg->sgc->capacity = capacity;
7327         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7328 }
7329
7330 /*
7331  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7332  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7333  * Return true is the capacity is reduced
7334  */
7335 static inline int
7336 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7337 {
7338         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7339                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7340 }
7341
7342 /*
7343  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7344  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7345  *
7346  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7347  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7348  * Something like:
7349  *
7350  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7351  *              *     * * *
7352  *
7353  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7354  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7355  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7356  *
7357  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7358  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7359  * moving tasks due to affinity constraints.
7360  *
7361  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7362  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7363  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7364  * to create an effective group imbalance.
7365  *
7366  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7367  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7368  * subtle and fragile situation.
7369  */
7370
7371 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7372 {
7373         return group->sgc->imbalance;
7374 }
7375
7376 /*
7377  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7378  * be used by some tasks.
7379  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7380  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7381  * available capacity for CFS tasks.
7382  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7383  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7384  * capacity in meaningful for the load balancer.
7385  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7386  * any benefit for the load balance.
7387  */
7388 static inline bool
7389 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7390 {
7391         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7392                 return true;
7393
7394         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7395                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7396                 return true;
7397
7398         return false;
7399 }
7400
7401 /*
7402  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7403  *  handle.
7404  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7405  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7406  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7407  *  false.
7408  */
7409 static inline bool
7410 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7411 {
7412         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7413                 return false;
7414
7415         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7416                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7417                 return true;
7418
7419         return false;
7420 }
7421
7422 /*
7423  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7424  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7425  */
7426 static inline bool
7427 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7428 {
7429         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7430                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7431 }
7432
7433 static inline enum
7434 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7435                           struct sg_lb_stats *sgs)
7436 {
7437         if (sgs->group_no_capacity)
7438                 return group_overloaded;
7439
7440         if (sg_imbalanced(group))
7441                 return group_imbalanced;
7442
7443         return group_other;
7444 }
7445
7446 /**
7447  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7448  * @env: The load balancing environment.
7449  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7450  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7451  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7452  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7453  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7454  */
7455 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7456                         struct sched_group *group, int load_idx,
7457                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7458                         bool *overload)
7459 {
7460         unsigned long load;
7461         int i, nr_running;
7462
7463         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7464
7465         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7466                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7467
7468                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7469                 if (local_group)
7470                         load = target_load(i, load_idx);
7471                 else
7472                         load = source_load(i, load_idx);
7473
7474                 sgs->group_load += load;
7475                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7476                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7477
7478                 nr_running = rq->nr_running;
7479                 if (nr_running > 1)
7480                         *overload = true;
7481
7482 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7483                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7484                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7485 #endif
7486                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7487                 /*
7488                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7489                  */
7490                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7491                         sgs->idle_cpus++;
7492         }
7493
7494         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7495         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7496         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7497
7498         if (sgs->sum_nr_running)
7499                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7500
7501         sgs->group_weight = group->group_weight;
7502
7503         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7504         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7505 }
7506
7507 /**
7508  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7509  * @env: The load balancing environment.
7510  * @sds: sched_domain statistics
7511  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7512  * @sgs: sched_group statistics
7513  *
7514  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7515  * busiest group.
7516  *
7517  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7518  * busiest group. %false otherwise.
7519  */
7520 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7521                                    struct sd_lb_stats *sds,
7522                                    struct sched_group *sg,
7523                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7524 {
7525         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7526
7527         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7528                 return true;
7529
7530         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7531                 return false;
7532
7533         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7534                 return false;
7535
7536         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7537                 goto asym_packing;
7538
7539         /*
7540          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7541          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7542          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7543          * power/energy consequences are not considered.
7544          */
7545         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7546             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7547                 return false;
7548
7549 asym_packing:
7550         /* This is the busiest node in its class. */
7551         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7552                 return true;
7553
7554         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7555         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7556                 return true;
7557         /*
7558          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7559          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7560          * of lower priority than ourself as busy.
7561          */
7562         if (sgs->sum_nr_running &&
7563             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7564                 if (!sds->busiest)
7565                         return true;
7566
7567                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7568                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7569                                       sg->asym_prefer_cpu))
7570                         return true;
7571         }
7572
7573         return false;
7574 }
7575
7576 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7577 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7578 {
7579         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7580                 return regular;
7581         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7582                 return remote;
7583         return all;
7584 }
7585
7586 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7587 {
7588         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7589                 return regular;
7590         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7591                 return remote;
7592         return all;
7593 }
7594 #else
7595 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7596 {
7597         return all;
7598 }
7599
7600 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7601 {
7602         return regular;
7603 }
7604 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7605
7606 /**
7607  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7608  * @env: The load balancing environment.
7609  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7610  */
7611 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7612 {
7613         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7614         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7615         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7616         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7617         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7618         bool overload = false;
7619
7620         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7621                 prefer_sibling = 1;
7622
7623         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7624
7625         do {
7626                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7627                 int local_group;
7628
7629                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7630                 if (local_group) {
7631                         sds->local = sg;
7632                         sgs = local;
7633
7634                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7635                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7636                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7637                 }
7638
7639                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7640                                                 &overload);
7641
7642                 if (local_group)
7643                         goto next_group;
7644
7645                 /*
7646                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7647                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7648                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7649                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7650                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7651                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7652                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7653                  * the tasks on the system).
7654                  */
7655                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7656                     group_has_capacity(env, local) &&
7657                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7658                         sgs->group_no_capacity = 1;
7659                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7660                 }
7661
7662                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7663                         sds->busiest = sg;
7664                         sds->busiest_stat = *sgs;
7665                 }
7666
7667 next_group:
7668                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7669                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
7670                 sds->total_load += sgs->group_load;
7671                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7672
7673                 sg = sg->next;
7674         } while (sg != env->sd->groups);
7675
7676         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7677                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7678
7679         if (!env->sd->parent) {
7680                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7681                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7682                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7683         }
7684 }
7685
7686 /**
7687  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7688  *                      sched domain.
7689  *
7690  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7691  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7692  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7693  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7694  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7695  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7696  *
7697  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7698  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7699  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7700  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7701  * number.
7702  *
7703  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7704  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
7705  *
7706  * @env: The load balancing environment.
7707  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7708  */
7709 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7710 {
7711         int busiest_cpu;
7712
7713         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7714                 return 0;
7715
7716         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7717                 return 0;
7718
7719         if (!sds->busiest)
7720                 return 0;
7721
7722         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7723         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7724                 return 0;
7725
7726         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7727                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7728                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7729
7730         return 1;
7731 }
7732
7733 /**
7734  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7735  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7736  *                      load balancing.
7737  * @env: The load balancing environment.
7738  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7739  */
7740 static inline
7741 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7742 {
7743         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7744         unsigned int imbn = 2;
7745         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7746         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7747
7748         local = &sds->local_stat;
7749         busiest = &sds->busiest_stat;
7750
7751         if (!local->sum_nr_running)
7752                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7753         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7754                 imbn = 1;
7755
7756         scaled_busy_load_per_task =
7757                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7758                 busiest->group_capacity;
7759
7760         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7761             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7762                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7763                 return;
7764         }
7765
7766         /*
7767          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7768          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7769          * moving them.
7770          */
7771
7772         capa_now += busiest->group_capacity *
7773                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7774         capa_now += local->group_capacity *
7775                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7776         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7777
7778         /* Amount of load we'd subtract */
7779         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7780                 capa_move += busiest->group_capacity *
7781                             min(busiest->load_per_task,
7782                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7783         }
7784
7785         /* Amount of load we'd add */
7786         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7787             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7788                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7789                       local->group_capacity;
7790         } else {
7791                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7792                       local->group_capacity;
7793         }
7794         capa_move += local->group_capacity *
7795                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7796         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7797
7798         /* Move if we gain throughput */
7799         if (capa_move > capa_now)
7800                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7801 }
7802
7803 /**
7804  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7805  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7806  * @env: load balance environment
7807  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7808  */
7809 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7810 {
7811         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7812         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7813
7814         local = &sds->local_stat;
7815         busiest = &sds->busiest_stat;
7816
7817         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7818                 /*
7819                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7820                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7821                  */
7822                 busiest->load_per_task =
7823                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7824         }
7825
7826         /*
7827          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7828          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7829          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7830          * skipped when updating the busiest sg:
7831          */
7832         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7833             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7834                 env->imbalance = 0;
7835                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7836         }
7837
7838         /*
7839          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7840          */
7841         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7842             local->group_type   == group_overloaded) {
7843                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7844                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7845                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7846                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7847                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7848                 } else
7849                         load_above_capacity = ~0UL;
7850         }
7851
7852         /*
7853          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7854          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7855          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7856          * we also don't want to reduce the group load below the group
7857          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7858          */
7859         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7860
7861         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7862         env->imbalance = min(
7863                 max_pull * busiest->group_capacity,
7864                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7865         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7866
7867         /*
7868          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7869          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7870          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7871          * moved
7872          */
7873         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7874                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7875 }
7876
7877 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7878
7879 /**
7880  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7881  * if there is an imbalance.
7882  *
7883  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7884  * to restore balance.
7885  *
7886  * @env: The load balancing environment.
7887  *
7888  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7889  */
7890 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7891 {
7892         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7893         struct sd_lb_stats sds;
7894
7895         init_sd_lb_stats(&sds);
7896
7897         /*
7898          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7899          * this level.
7900          */
7901         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7902         local = &sds.local_stat;
7903         busiest = &sds.busiest_stat;
7904
7905         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7906         if (check_asym_packing(env, &sds))
7907                 return sds.busiest;
7908
7909         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7910         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7911                 goto out_balanced;
7912
7913         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
7914         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7915                                                 / sds.total_capacity;
7916
7917         /*
7918          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7919          * work because they assume all things are equal, which typically
7920          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7921          */
7922         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7923                 goto force_balance;
7924
7925         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7926         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7927             busiest->group_no_capacity)
7928                 goto force_balance;
7929
7930         /*
7931          * If the local group is busier than the selected busiest group
7932          * don't try and pull any tasks.
7933          */
7934         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7935                 goto out_balanced;
7936
7937         /*
7938          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7939          * average load.
7940          */
7941         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7942                 goto out_balanced;
7943
7944         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7945                 /*
7946                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7947                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7948                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7949                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7950                  * might end up to just move the imbalance on another group
7951                  */
7952                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7953                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7954                         goto out_balanced;
7955         } else {
7956                 /*
7957                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7958                  * imbalance_pct to be conservative.
7959                  */
7960                 if (100 * busiest->avg_load <=
7961                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7962                         goto out_balanced;
7963         }
7964
7965 force_balance:
7966         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7967         calculate_imbalance(env, &sds);
7968         return sds.busiest;
7969
7970 out_balanced:
7971         env->imbalance = 0;
7972         return NULL;
7973 }
7974
7975 /*
7976  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7977  */
7978 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7979                                      struct sched_group *group)
7980 {
7981         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7982         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7983         int i;
7984
7985         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7986                 unsigned long capacity, wl;
7987                 enum fbq_type rt;
7988
7989                 rq = cpu_rq(i);
7990                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7991
7992                 /*
7993                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7994                  *  - regular: there are !numa tasks
7995                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7996                  *  - all:     there is no distinction
7997                  *
7998                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7999                  * ignore those when there's better options.
8000                  *
8001                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8002                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8003                  * queue by moving tasks around inside the node.
8004                  *
8005                  * If we cannot move enough load due to this classification
8006                  * the next pass will adjust the group classification and
8007                  * allow migration of more tasks.
8008                  *
8009                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8010                  */
8011                 if (rt > env->fbq_type)
8012                         continue;
8013
8014                 capacity = capacity_of(i);
8015
8016                 wl = weighted_cpuload(rq);
8017
8018                 /*
8019                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8020                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8021                  */
8022
8023                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8024                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8025                         continue;
8026
8027                 /*
8028                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8029                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8030                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8031                  * potentially running at a lower capacity.
8032                  *
8033                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8034                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8035                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8036                  * our previous maximum.
8037                  */
8038                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8039                         busiest_load = wl;
8040                         busiest_capacity = capacity;
8041                         busiest = rq;
8042                 }
8043         }
8044
8045         return busiest;
8046 }
8047
8048 /*
8049  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8050  * so long as it is large enough.
8051  */
8052 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8053
8054 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8055 {
8056         struct sched_domain *sd = env->sd;
8057
8058         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8059
8060                 /*
8061                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8062                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8063                  * highest priority CPUs.
8064                  */
8065                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8066                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8067                         return 1;
8068         }
8069
8070         /*
8071          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8072          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8073          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8074          * available on dst_cpu.
8075          */
8076         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8077             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8078                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8079                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8080                         return 1;
8081         }
8082
8083         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8084 }
8085
8086 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8087
8088 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8089 {
8090         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8091         int cpu, balance_cpu = -1;
8092
8093         /*
8094          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8095          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8096          */
8097         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8098                 return 0;
8099
8100         /*
8101          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8102          * to do the newly idle load balance.
8103          */
8104         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8105                 return 1;
8106
8107         /* Try to find first idle cpu */
8108         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8109                 if (!idle_cpu(cpu))
8110                         continue;
8111
8112                 balance_cpu = cpu;
8113                 break;
8114         }
8115
8116         if (balance_cpu == -1)
8117                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8118
8119         /*
8120          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8121          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8122          */
8123         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8124 }
8125
8126 /*
8127  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8128  * tasks if there is an imbalance.
8129  */
8130 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8131                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8132                         int *continue_balancing)
8133 {
8134         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8135         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8136         struct sched_group *group;
8137         struct rq *busiest;
8138         struct rq_flags rf;
8139         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8140
8141         struct lb_env env = {
8142                 .sd             = sd,
8143                 .dst_cpu        = this_cpu,
8144                 .dst_rq         = this_rq,
8145                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8146                 .idle           = idle,
8147                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8148                 .cpus           = cpus,
8149                 .fbq_type       = all,
8150                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8151         };
8152
8153         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8154
8155         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8156
8157 redo:
8158         if (!should_we_balance(&env)) {
8159                 *continue_balancing = 0;
8160                 goto out_balanced;
8161         }
8162
8163         group = find_busiest_group(&env);
8164         if (!group) {
8165                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8166                 goto out_balanced;
8167         }
8168
8169         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8170         if (!busiest) {
8171                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8172                 goto out_balanced;
8173         }
8174
8175         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8176
8177         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8178
8179         env.src_cpu = busiest->cpu;
8180         env.src_rq = busiest;
8181
8182         ld_moved = 0;
8183         if (busiest->nr_running > 1) {
8184                 /*
8185                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8186                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8187                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8188                  * correctly treated as an imbalance.
8189                  */
8190                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8191                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8192
8193 more_balance:
8194                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8195                 update_rq_clock(busiest);
8196
8197                 /*
8198                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8199                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8200                  */
8201                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8202
8203                 /*
8204                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8205                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8206                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8207                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8208                  * See task_rq_lock() family for the details.
8209                  */
8210
8211                 rq_unlock(busiest, &rf);
8212
8213                 if (cur_ld_moved) {
8214                         attach_tasks(&env);
8215                         ld_moved += cur_ld_moved;
8216                 }
8217
8218                 local_irq_restore(rf.flags);
8219
8220                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8221                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8222                         goto more_balance;
8223                 }
8224
8225                 /*
8226                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8227                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8228                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8229                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8230                  * sched_group.
8231                  *
8232                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8233                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8234                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8235                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8236                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8237                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8238                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8239                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8240                  * This however should not happen so much in practice and
8241                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8242                  * excess load moved.
8243                  */
8244                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8245
8246                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8247                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8248
8249                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8250                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8251                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8252                         env.loop         = 0;
8253                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8254
8255                         /*
8256                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8257                          * need to continue with same src_cpu.
8258                          */
8259                         goto more_balance;
8260                 }
8261
8262                 /*
8263                  * We failed to reach balance because of affinity.
8264                  */
8265                 if (sd_parent) {
8266                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8267
8268                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8269                                 *group_imbalance = 1;
8270                 }
8271
8272                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8273                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8274                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8275                         /*
8276                          * Attempting to continue load balancing at the current
8277                          * sched_domain level only makes sense if there are
8278                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8279                          * pull load from which are not contained within the
8280                          * destination group that is receiving any migrated
8281                          * load.
8282                          */
8283                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8284                                 env.loop = 0;
8285                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8286                                 goto redo;
8287                         }
8288                         goto out_all_pinned;
8289                 }
8290         }
8291
8292         if (!ld_moved) {
8293                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8294                 /*
8295                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8296                  * We do not want newidle balance, which can be very
8297                  * frequent, pollute the failure counter causing
8298                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8299                  */
8300                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8301                         sd->nr_balance_failed++;
8302
8303                 if (need_active_balance(&env)) {
8304                         unsigned long flags;
8305
8306                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8307
8308                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8309                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8310                          * moved to this_cpu
8311                          */
8312                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8313                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8314                                                             flags);
8315                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8316                                 goto out_one_pinned;
8317                         }
8318
8319                         /*
8320                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8321                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8322                          * only after active load balance is finished.
8323                          */
8324                         if (!busiest->active_balance) {
8325                                 busiest->active_balance = 1;
8326                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8327                                 active_balance = 1;
8328                         }
8329                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8330
8331                         if (active_balance) {
8332                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8333                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8334                                         &busiest->active_balance_work);
8335                         }
8336
8337                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8338                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8339                 }
8340         } else
8341                 sd->nr_balance_failed = 0;
8342
8343         if (likely(!active_balance)) {
8344                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8345                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8346         } else {
8347                 /*
8348                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8349                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8350                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8351                  * detach_tasks).
8352                  */
8353                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8354                         sd->balance_interval *= 2;
8355         }
8356
8357         goto out;
8358
8359 out_balanced:
8360         /*
8361          * We reach balance although we may have faced some affinity
8362          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
8363          * a chance to move and fix the imbalance.
8364          */
8365         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8366                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8367
8368                 if (*group_imbalance)
8369                         *group_imbalance = 0;
8370         }
8371
8372 out_all_pinned:
8373         /*
8374          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8375          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8376          * can try to migrate them.
8377          */
8378         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8379
8380         sd->nr_balance_failed = 0;
8381
8382 out_one_pinned:
8383         ld_moved = 0;
8384
8385         /*
8386          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
8387          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
8388          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
8389          * to avoid that.
8390          */
8391         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8392                 goto out;
8393
8394         /* tune up the balancing interval */
8395         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8396                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8397                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8398                 sd->balance_interval *= 2;
8399 out:
8400         return ld_moved;
8401 }
8402
8403 static inline unsigned long
8404 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8405 {
8406         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8407
8408         if (cpu_busy)
8409                 interval *= sd->busy_factor;
8410
8411         /* scale ms to jiffies */
8412         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8413         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8414
8415         return interval;
8416 }
8417
8418 static inline void
8419 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8420 {
8421         unsigned long interval, next;
8422
8423         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8424         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8425         next = sd->last_balance + interval;
8426
8427         if (time_after(*next_balance, next))
8428                 *next_balance = next;
8429 }
8430
8431 /*
8432  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8433  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8434  */
8435 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8436 {
8437         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8438         int this_cpu = this_rq->cpu;
8439         struct sched_domain *sd;
8440         int pulled_task = 0;
8441         u64 curr_cost = 0;
8442
8443         /*
8444          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8445          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8446          */
8447         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8448
8449         /*
8450          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
8451          */
8452         if (!cpu_active(this_cpu))
8453                 return 0;
8454
8455         /*
8456          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8457          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8458          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8459          * re-start the picking loop.
8460          */
8461         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8462
8463         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8464             !this_rq->rd->overload) {
8465                 rcu_read_lock();
8466                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8467                 if (sd)
8468                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8469                 rcu_read_unlock();
8470
8471                 goto out;
8472         }
8473
8474         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8475
8476         update_blocked_averages(this_cpu);
8477         rcu_read_lock();
8478         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8479                 int continue_balancing = 1;
8480                 u64 t0, domain_cost;
8481
8482                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8483                         continue;
8484
8485                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8486                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8487                         break;
8488                 }
8489
8490                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8491                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8492
8493                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8494                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8495                                                    &continue_balancing);
8496
8497                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8498                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8499                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8500
8501                         curr_cost += domain_cost;
8502                 }
8503
8504                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8505
8506                 /*
8507                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8508                  * now runnable tasks on this rq.
8509                  */
8510                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8511                         break;
8512         }
8513         rcu_read_unlock();
8514
8515         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8516
8517         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8518                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8519
8520         /*
8521          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8522          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8523          * pretend we pulled a task.
8524          */
8525         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8526                 pulled_task = 1;
8527
8528 out:
8529         /* Move the next balance forward */
8530         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8531                 this_rq->next_balance = next_balance;
8532
8533         /* Is there a task of a high priority class? */
8534         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8535                 pulled_task = -1;
8536
8537         if (pulled_task)
8538                 this_rq->idle_stamp = 0;
8539
8540         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8541
8542         return pulled_task;
8543 }
8544
8545 /*
8546  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8547  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8548  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8549  * avoids physical / logical imbalances.
8550  */
8551 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8552 {
8553         struct rq *busiest_rq = data;
8554         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8555         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8556         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8557         struct sched_domain *sd;
8558         struct task_struct *p = NULL;
8559         struct rq_flags rf;
8560
8561         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8562         /*
8563          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8564          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8565          * inactive CPUs.
8566          */
8567         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8568                 goto out_unlock;
8569
8570         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8571         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8572                      !busiest_rq->active_balance))
8573                 goto out_unlock;
8574
8575         /* Is there any task to move? */
8576         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8577                 goto out_unlock;
8578
8579         /*
8580          * This condition is "impossible", if it occurs
8581          * we need to fix it. Originally reported by
8582          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8583          */
8584         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8585
8586         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8587         rcu_read_lock();
8588         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8589                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8590                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8591                                 break;
8592         }
8593
8594         if (likely(sd)) {
8595                 struct lb_env env = {
8596                         .sd             = sd,
8597                         .dst_cpu        = target_cpu,
8598                         .dst_rq         = target_rq,
8599                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8600                         .src_rq         = busiest_rq,
8601                         .idle           = CPU_IDLE,
8602                         /*
8603                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8604                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8605                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8606                          * about DST_PINNED.
8607                          */
8608                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8609                 };
8610
8611                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8612                 update_rq_clock(busiest_rq);
8613
8614                 p = detach_one_task(&env);
8615                 if (p) {
8616                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8617                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8618                         sd->nr_balance_failed = 0;
8619                 } else {
8620                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8621                 }
8622         }
8623         rcu_read_unlock();
8624 out_unlock:
8625         busiest_rq->active_balance = 0;
8626         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8627
8628         if (p)
8629                 attach_one_task(target_rq, p);
8630
8631         local_irq_enable();
8632
8633         return 0;
8634 }
8635
8636 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8637 {
8638         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8639 }
8640
8641 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8642 /*
8643  * idle load balancing details
8644  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8645  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8646  *   load balancing for all the idle CPUs.
8647  */
8648 static struct {
8649         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8650         atomic_t nr_cpus;
8651         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8652 } nohz ____cacheline_aligned;
8653
8654 static inline int find_new_ilb(void)
8655 {
8656         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8657
8658         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8659                 return ilb;
8660
8661         return nr_cpu_ids;
8662 }
8663
8664 /*
8665  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8666  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8667  * CPU (if there is one).
8668  */
8669 static void nohz_balancer_kick(void)
8670 {
8671         int ilb_cpu;
8672
8673         nohz.next_balance++;
8674
8675         ilb_cpu = find_new_ilb();
8676
8677         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8678                 return;
8679
8680         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8681                 return;
8682         /*
8683          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8684          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8685          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8686          * will be run before returning from the IPI.
8687          */
8688         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8689         return;
8690 }
8691
8692 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8693 {
8694         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8695                 /*
8696                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8697                  */
8698                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8699                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8700                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8701                 }
8702                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8703         }
8704 }
8705
8706 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8707 {
8708         struct sched_domain *sd;
8709         int cpu = smp_processor_id();
8710
8711         rcu_read_lock();
8712         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8713
8714         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8715                 goto unlock;
8716         sd->nohz_idle = 0;
8717
8718         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8719 unlock:
8720         rcu_read_unlock();
8721 }
8722
8723 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8724 {
8725         struct sched_domain *sd;
8726         int cpu = smp_processor_id();
8727
8728         rcu_read_lock();
8729         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8730
8731         if (!sd || sd->nohz_idle)
8732                 goto unlock;
8733         sd->nohz_idle = 1;
8734
8735         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8736 unlock:
8737         rcu_read_unlock();
8738 }
8739
8740 /*
8741  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8742  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8743  */
8744 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8745 {
8746         /*
8747          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8748          */
8749         if (!cpu_active(cpu))
8750                 return;
8751
8752         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
8753         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
8754                 return;
8755
8756         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8757                 return;
8758
8759         /*
8760          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8761          */
8762         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8763                 return;
8764
8765         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8766         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8767         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8768 }
8769 #endif
8770
8771 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8772
8773 /*
8774  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8775  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8776  */
8777 void update_max_interval(void)
8778 {
8779         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8780 }
8781
8782 /*
8783  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8784  * and initiates a balancing operation if so.
8785  *
8786  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8787  */
8788 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8789 {
8790         int continue_balancing = 1;
8791         int cpu = rq->cpu;
8792         unsigned long interval;
8793         struct sched_domain *sd;
8794         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8795         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8796         int update_next_balance = 0;
8797         int need_serialize, need_decay = 0;
8798         u64 max_cost = 0;
8799
8800         update_blocked_averages(cpu);
8801
8802         rcu_read_lock();
8803         for_each_domain(cpu, sd) {
8804                 /*
8805                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8806                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8807                  */
8808                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8809                         sd->max_newidle_lb_cost =
8810                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8811                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8812                         need_decay = 1;
8813                 }
8814                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8815
8816                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8817                         continue;
8818
8819                 /*
8820                  * Stop the load balance at this level. There is another
8821                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8822                  * actively.
8823                  */
8824                 if (!continue_balancing) {
8825                         if (need_decay)
8826                                 continue;
8827                         break;
8828                 }
8829
8830                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8831
8832                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8833                 if (need_serialize) {
8834                         if (!spin_trylock(&balancing))
8835                                 goto out;
8836                 }
8837
8838                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8839                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8840                                 /*
8841                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8842                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8843                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8844                                  */
8845                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8846                         }
8847                         sd->last_balance = jiffies;
8848                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8849                 }
8850                 if (need_serialize)
8851                         spin_unlock(&balancing);
8852 out:
8853                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8854                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8855                         update_next_balance = 1;
8856                 }
8857         }
8858         if (need_decay) {
8859                 /*
8860                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8861                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8862                  */
8863                 rq->max_idle_balance_cost =
8864                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8865         }
8866         rcu_read_unlock();
8867
8868         /*
8869          * next_balance will be updated only when there is a need.
8870          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8871          * updated.
8872          */
8873         if (likely(update_next_balance)) {
8874                 rq->next_balance = next_balance;
8875
8876 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8877                 /*
8878                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8879                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8880                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8881                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8882                  * balance for itself and we need to update the
8883                  * nohz.next_balance accordingly.
8884                  */
8885                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8886                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8887 #endif
8888         }
8889 }
8890
8891 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8892 /*
8893  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8894  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8895  */
8896 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8897 {
8898         int this_cpu = this_rq->cpu;
8899         struct rq *rq;
8900         int balance_cpu;
8901         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8902         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8903         int update_next_balance = 0;
8904
8905         if (idle != CPU_IDLE ||
8906             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8907                 goto end;
8908
8909         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8910                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8911                         continue;
8912
8913                 /*
8914                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8915                  * work being done for other cpus. Next load
8916                  * balancing owner will pick it up.
8917                  */
8918                 if (need_resched())
8919                         break;
8920
8921                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8922
8923                 /*
8924                  * If time for next balance is due,
8925                  * do the balance.
8926                  */
8927                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8928                         struct rq_flags rf;
8929
8930                         rq_lock_irq(rq, &rf);
8931                         update_rq_clock(rq);
8932                         cpu_load_update_idle(rq);
8933                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
8934
8935                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8936                 }
8937
8938                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8939                         next_balance = rq->next_balance;
8940                         update_next_balance = 1;
8941                 }
8942         }
8943
8944         /*
8945          * next_balance will be updated only when there is a need.
8946          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8947          * updated.
8948          */
8949         if (likely(update_next_balance))
8950                 nohz.next_balance = next_balance;
8951 end:
8952         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8953 }
8954
8955 /*
8956  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8957  * of an idle cpu in the system.
8958  *   - This rq has more than one task.
8959  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8960  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8961  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8962  *     multiple busy cpu.
8963  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8964  *     domain span are idle.
8965  */
8966 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8967 {
8968         unsigned long now = jiffies;
8969         struct sched_domain_shared *sds;
8970         struct sched_domain *sd;
8971         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8972         bool kick = false;
8973
8974         if (unlikely(rq->idle_balance))
8975                 return false;
8976
8977        /*
8978         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8979         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8980         */
8981         set_cpu_sd_state_busy();
8982         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8983
8984         /*
8985          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8986          * balancing.
8987          */
8988         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8989                 return false;
8990
8991         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8992                 return false;
8993
8994         if (rq->nr_running >= 2)
8995                 return true;
8996
8997         rcu_read_lock();
8998         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8999         if (sds) {
9000                 /*
9001                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9002                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9003                  */
9004                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9005                 if (nr_busy > 1) {
9006                         kick = true;
9007                         goto unlock;
9008                 }
9009
9010         }
9011
9012         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9013         if (sd) {
9014                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9015                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9016                         kick = true;
9017                         goto unlock;
9018                 }
9019         }
9020
9021         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9022         if (sd) {
9023                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9024                         if (i == cpu ||
9025                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9026                                 continue;
9027
9028                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9029                                 kick = true;
9030                                 goto unlock;
9031                         }
9032                 }
9033         }
9034 unlock:
9035         rcu_read_unlock();
9036         return kick;
9037 }
9038 #else
9039 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9040 #endif
9041
9042 /*
9043  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9044  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9045  */
9046 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9047 {
9048         struct rq *this_rq = this_rq();
9049         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9050                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9051
9052         /*
9053          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9054          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9055          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9056          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9057          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9058          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9059          */
9060         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9061         rebalance_domains(this_rq, idle);
9062 }
9063
9064 /*
9065  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9066  */
9067 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9068 {
9069         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9070         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9071                 return;
9072
9073         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9074                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9075 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9076         if (nohz_kick_needed(rq))
9077                 nohz_balancer_kick();
9078 #endif
9079 }
9080
9081 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9082 {
9083         update_sysctl();
9084
9085         update_runtime_enabled(rq);
9086 }
9087
9088 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9089 {
9090         update_sysctl();
9091
9092         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9093         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9094 }
9095
9096 #endif /* CONFIG_SMP */
9097
9098 /*
9099  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9100  */
9101 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9102 {
9103         struct cfs_rq *cfs_rq;
9104         struct sched_entity *se = &curr->se;
9105
9106         for_each_sched_entity(se) {
9107                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9108                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9109         }
9110
9111         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9112                 task_tick_numa(rq, curr);
9113 }
9114
9115 /*
9116  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9117  *  - child not yet on the tasklist
9118  *  - preemption disabled
9119  */
9120 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9121 {
9122         struct cfs_rq *cfs_rq;
9123         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9124         struct rq *rq = this_rq();
9125         struct rq_flags rf;
9126
9127         rq_lock(rq, &rf);
9128         update_rq_clock(rq);
9129
9130         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9131         curr = cfs_rq->curr;
9132         if (curr) {
9133                 update_curr(cfs_rq);
9134                 se->vruntime = curr->vruntime;
9135         }
9136         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9137
9138         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9139                 /*
9140                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9141                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9142                  */
9143                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9144                 resched_curr(rq);
9145         }
9146
9147         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9148         rq_unlock(rq, &rf);
9149 }
9150
9151 /*
9152  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9153  * the current task.
9154  */
9155 static void
9156 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9157 {
9158         if (!task_on_rq_queued(p))
9159                 return;
9160
9161         /*
9162          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9163          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9164          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9165          */
9166         if (rq->curr == p) {
9167                 if (p->prio > oldprio)
9168                         resched_curr(rq);
9169         } else
9170                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9171 }
9172
9173 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9174 {
9175         struct sched_entity *se = &p->se;
9176
9177         /*
9178          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9179          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9180          * vruntime.
9181          */
9182         if (p->on_rq)
9183                 return true;
9184
9185         /*
9186          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9187          * But there are some cases where it has already been normalized:
9188          *
9189          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9190          *   wake_up_new_task().
9191          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9192          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9193          */
9194         if (!se->sum_exec_runtime ||
9195             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
9196                 return true;
9197
9198         return false;
9199 }
9200
9201 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9202 /*
9203  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9204  * visible to the root
9205  */
9206 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9207 {
9208         struct cfs_rq *cfs_rq;
9209
9210         /* Start to propagate at parent */
9211         se = se->parent;
9212
9213         for_each_sched_entity(se) {
9214                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9215
9216                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9217                         break;
9218
9219                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9220         }
9221 }
9222 #else
9223 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9224 #endif
9225
9226 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9227 {
9228         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9229
9230         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9231         update_load_avg(se, 0);
9232         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9233         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9234         propagate_entity_cfs_rq(se);
9235 }
9236
9237 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9238 {
9239         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9240
9241 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9242         /*
9243          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9244          * class maintain depth value), reset depth properly.
9245          */
9246         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9247 #endif
9248
9249         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9250         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9251         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9252         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9253         propagate_entity_cfs_rq(se);
9254 }
9255
9256 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9257 {
9258         struct sched_entity *se = &p->se;
9259         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9260
9261         if (!vruntime_normalized(p)) {
9262                 /*
9263                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9264                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9265                  */
9266                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9267                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9268         }
9269
9270         detach_entity_cfs_rq(se);
9271 }
9272
9273 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9274 {
9275         struct sched_entity *se = &p->se;
9276         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9277
9278         attach_entity_cfs_rq(se);
9279
9280         if (!vruntime_normalized(p))
9281                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9282 }
9283
9284 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9285 {
9286         detach_task_cfs_rq(p);
9287 }
9288
9289 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9290 {
9291         attach_task_cfs_rq(p);
9292
9293         if (task_on_rq_queued(p)) {
9294                 /*
9295                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9296                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9297                  * if we can still preempt the current task.
9298                  */
9299                 if (rq->curr == p)
9300                         resched_curr(rq);
9301                 else
9302                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9303         }
9304 }
9305
9306 /* Account for a task changing its policy or group.
9307  *
9308  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9309  * migrates between groups/classes.
9310  */
9311 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9312 {
9313         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9314
9315         for_each_sched_entity(se) {
9316                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9317
9318                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9319                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9320                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9321         }
9322 }
9323
9324 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9325 {
9326         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
9327         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9328 #ifndef CONFIG_64BIT
9329         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9330 #endif
9331 #ifdef CONFIG_SMP
9332 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9333         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9334 #endif
9335         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9336         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9337 #endif
9338 }
9339
9340 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9341 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9342 {
9343         struct sched_entity *se = &p->se;
9344
9345         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9346         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9347 }
9348
9349 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9350 {
9351         detach_task_cfs_rq(p);
9352         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9353
9354 #ifdef CONFIG_SMP
9355         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9356         p->se.avg.last_update_time = 0;
9357 #endif
9358         attach_task_cfs_rq(p);
9359 }
9360
9361 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9362 {
9363         switch (type) {
9364         case TASK_SET_GROUP:
9365                 task_set_group_fair(p);
9366                 break;
9367
9368         case TASK_MOVE_GROUP:
9369                 task_move_group_fair(p);
9370                 break;
9371         }
9372 }
9373
9374 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9375 {
9376         int i;
9377
9378         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9379
9380         for_each_possible_cpu(i) {
9381                 if (tg->cfs_rq)
9382                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9383                 if (tg->se)
9384                         kfree(tg->se[i]);
9385         }
9386
9387         kfree(tg->cfs_rq);
9388         kfree(tg->se);
9389 }
9390
9391 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9392 {
9393         struct sched_entity *se;
9394         struct cfs_rq *cfs_rq;
9395         int i;
9396
9397         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9398         if (!tg->cfs_rq)
9399                 goto err;
9400         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9401         if (!tg->se)
9402                 goto err;
9403
9404         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9405
9406         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9407
9408         for_each_possible_cpu(i) {
9409                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9410                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9411                 if (!cfs_rq)
9412                         goto err;
9413
9414                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9415                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9416                 if (!se)
9417                         goto err_free_rq;
9418
9419                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9420                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9421                 init_entity_runnable_average(se);
9422         }
9423
9424         return 1;
9425
9426 err_free_rq:
9427         kfree(cfs_rq);
9428 err:
9429         return 0;
9430 }
9431
9432 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9433 {
9434         struct sched_entity *se;
9435         struct rq_flags rf;
9436         struct rq *rq;
9437         int i;
9438
9439         for_each_possible_cpu(i) {
9440                 rq = cpu_rq(i);
9441                 se = tg->se[i];
9442                 rq_lock_irq(rq, &rf);
9443                 update_rq_clock(rq);
9444                 attach_entity_cfs_rq(se);
9445                 sync_throttle(tg, i);
9446                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
9447         }
9448 }
9449
9450 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9451 {
9452         unsigned long flags;
9453         struct rq *rq;
9454         int cpu;
9455
9456         for_each_possible_cpu(cpu) {
9457                 if (tg->se[cpu])
9458                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9459
9460                 /*
9461                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9462                  * check on_list without danger of it being re-added.
9463                  */
9464                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9465                         continue;
9466
9467                 rq = cpu_rq(cpu);
9468
9469                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9470                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9471                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9472         }
9473 }
9474
9475 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9476                         struct sched_entity *se, int cpu,
9477                         struct sched_entity *parent)
9478 {
9479         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9480
9481         cfs_rq->tg = tg;
9482         cfs_rq->rq = rq;
9483         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9484
9485         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9486         tg->se[cpu] = se;
9487
9488         /* se could be NULL for root_task_group */
9489         if (!se)
9490                 return;
9491
9492         if (!parent) {
9493                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9494                 se->depth = 0;
9495         } else {
9496                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9497                 se->depth = parent->depth + 1;
9498         }
9499
9500         se->my_q = cfs_rq;
9501         /* guarantee group entities always have weight */
9502         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9503         se->parent = parent;
9504 }
9505
9506 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9507
9508 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9509 {
9510         int i;
9511
9512         /*
9513          * We can't change the weight of the root cgroup.
9514          */
9515         if (!tg->se[0])
9516                 return -EINVAL;
9517
9518         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9519
9520         mutex_lock(&shares_mutex);
9521         if (tg->shares == shares)
9522                 goto done;
9523
9524         tg->shares = shares;
9525         for_each_possible_cpu(i) {
9526                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9527                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9528                 struct rq_flags rf;
9529
9530                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9531                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9532                 update_rq_clock(rq);
9533                 for_each_sched_entity(se) {
9534                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9535                         update_cfs_shares(se);
9536                 }
9537                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9538         }
9539
9540 done:
9541         mutex_unlock(&shares_mutex);
9542         return 0;
9543 }
9544 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9545
9546 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9547
9548 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9549 {
9550         return 1;
9551 }
9552
9553 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9554
9555 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9556
9557 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9558
9559
9560 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9561 {
9562         struct sched_entity *se = &task->se;
9563         unsigned int rr_interval = 0;
9564
9565         /*
9566          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9567          * idle runqueue:
9568          */
9569         if (rq->cfs.load.weight)
9570                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9571
9572         return rr_interval;
9573 }
9574
9575 /*
9576  * All the scheduling class methods:
9577  */
9578 const struct sched_class fair_sched_class = {
9579         .next                   = &idle_sched_class,
9580         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9581         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9582         .yield_task             = yield_task_fair,
9583         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9584
9585         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9586
9587         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9588         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9589
9590 #ifdef CONFIG_SMP
9591         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9592         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9593
9594         .rq_online              = rq_online_fair,
9595         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9596
9597         .task_dead              = task_dead_fair,
9598         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9599 #endif
9600
9601         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9602         .task_tick              = task_tick_fair,
9603         .task_fork              = task_fork_fair,
9604
9605         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9606         .switched_from          = switched_from_fair,
9607         .switched_to            = switched_to_fair,
9608
9609         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9610
9611         .update_curr            = update_curr_fair,
9612
9613 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9614         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9615 #endif
9616 };
9617
9618 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9619 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9620 {
9621         struct cfs_rq *cfs_rq;
9622
9623         rcu_read_lock();
9624         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9625                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9626         rcu_read_unlock();
9627 }
9628
9629 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9630 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9631 {
9632         int node;
9633         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9634
9635         for_each_online_node(node) {
9636                 if (p->numa_faults) {
9637                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9638                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9639                 }
9640                 if (p->numa_group) {
9641                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9642                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9643                 }
9644                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9645         }
9646 }
9647 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9648 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9649
9650 __init void init_sched_fair_class(void)
9651 {
9652 #ifdef CONFIG_SMP
9653         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9654
9655 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9656         nohz.next_balance = jiffies;
9657         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9658 #endif
9659 #endif /* SMP */
9660
9661 }