GNU Linux-libre 4.9.292-gnu1
[releases.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 /*
118  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
119  * util * 1024 < capacity * margin
120  */
121 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
122
123 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
124 {
125         lw->weight += inc;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
130 {
131         lw->weight -= dec;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
136 {
137         lw->weight = w;
138         lw->inv_weight = 0;
139 }
140
141 /*
142  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
143  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
144  * to users decreases. But the relationship is not linear,
145  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
146  * number of CPUs.
147  *
148  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
149  */
150 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
151 {
152         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
153         unsigned int factor;
154
155         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
156         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
157                 factor = 1;
158                 break;
159         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
160                 factor = cpus;
161                 break;
162         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
163         default:
164                 factor = 1 + ilog2(cpus);
165                 break;
166         }
167
168         return factor;
169 }
170
171 static void update_sysctl(void)
172 {
173         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
174
175 #define SET_SYSCTL(name) \
176         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
177         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
178         SET_SYSCTL(sched_latency);
179         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
180 #undef SET_SYSCTL
181 }
182
183 void sched_init_granularity(void)
184 {
185         update_sysctl();
186 }
187
188 #define WMULT_CONST     (~0U)
189 #define WMULT_SHIFT     32
190
191 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
192 {
193         unsigned long w;
194
195         if (likely(lw->inv_weight))
196                 return;
197
198         w = scale_load_down(lw->weight);
199
200         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
201                 lw->inv_weight = 1;
202         else if (unlikely(!w))
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
204         else
205                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
206 }
207
208 /*
209  * delta_exec * weight / lw.weight
210  *   OR
211  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
212  *
213  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
214  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
215  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
216  *
217  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
218  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
219  */
220 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
221 {
222         u64 fact = scale_load_down(weight);
223         int shift = WMULT_SHIFT;
224
225         __update_inv_weight(lw);
226
227         if (unlikely(fact >> 32)) {
228                 while (fact >> 32) {
229                         fact >>= 1;
230                         shift--;
231                 }
232         }
233
234         /* hint to use a 32x32->64 mul */
235         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
236
237         while (fact >> 32) {
238                 fact >>= 1;
239                 shift--;
240         }
241
242         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
243 }
244
245
246 const struct sched_class fair_sched_class;
247
248 /**************************************************************
249  * CFS operations on generic schedulable entities:
250  */
251
252 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
253
254 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
255 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
256 {
257         return cfs_rq->rq;
258 }
259
260 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
261 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
262
263 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
264 {
265         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
266         return container_of(se, struct task_struct, se);
267 }
268
269 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
270 #define for_each_sched_entity(se) \
271                 for (; se; se = se->parent)
272
273 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
274 {
275         return p->se.cfs_rq;
276 }
277
278 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
279 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
280 {
281         return se->cfs_rq;
282 }
283
284 /* runqueue "owned" by this group */
285 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
286 {
287         return grp->my_q;
288 }
289
290 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
291 {
292         if (!cfs_rq->on_list) {
293                 /*
294                  * Ensure we either appear before our parent (if already
295                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
296                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
297                  * reduces this to two cases.
298                  */
299                 if (cfs_rq->tg->parent &&
300                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
301                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 } else {
304                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
305                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
306                 }
307
308                 cfs_rq->on_list = 1;
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline struct cfs_rq *
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return se->cfs_rq;
330
331         return NULL;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 static void
340 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
341 {
342         int se_depth, pse_depth;
343
344         /*
345          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
346          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
347          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
348          * parent.
349          */
350
351         /* First walk up until both entities are at same depth */
352         se_depth = (*se)->depth;
353         pse_depth = (*pse)->depth;
354
355         while (se_depth > pse_depth) {
356                 se_depth--;
357                 *se = parent_entity(*se);
358         }
359
360         while (pse_depth > se_depth) {
361                 pse_depth--;
362                 *pse = parent_entity(*pse);
363         }
364
365         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
366                 *se = parent_entity(*se);
367                 *pse = parent_entity(*pse);
368         }
369 }
370
371 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
372
373 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
374 {
375         return container_of(se, struct task_struct, se);
376 }
377
378 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
379 {
380         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
381 }
382
383 #define entity_is_task(se)      1
384
385 #define for_each_sched_entity(se) \
386                 for (; se; se = NULL)
387
388 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
389 {
390         return &task_rq(p)->cfs;
391 }
392
393 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
394 {
395         struct task_struct *p = task_of(se);
396         struct rq *rq = task_rq(p);
397
398         return &rq->cfs;
399 }
400
401 /* runqueue "owned" by this group */
402 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
403 {
404         return NULL;
405 }
406
407 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
412 {
413 }
414
415 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
416                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
417
418 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
419 {
420         return NULL;
421 }
422
423 static inline void
424 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
425 {
426 }
427
428 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
429
430 static __always_inline
431 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
432
433 /**************************************************************
434  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
435  */
436
437 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
438 {
439         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
440         if (delta > 0)
441                 max_vruntime = vruntime;
442
443         return max_vruntime;
444 }
445
446 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
447 {
448         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
449         if (delta < 0)
450                 min_vruntime = vruntime;
451
452         return min_vruntime;
453 }
454
455 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
456                                 struct sched_entity *b)
457 {
458         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
459 }
460
461 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
464
465         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
466
467         if (curr) {
468                 if (curr->on_rq)
469                         vruntime = curr->vruntime;
470                 else
471                         curr = NULL;
472         }
473
474         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
475                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
476                                                    struct sched_entity,
477                                                    run_node);
478
479                 if (!curr)
480                         vruntime = se->vruntime;
481                 else
482                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
483         }
484
485         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
486         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
487 #ifndef CONFIG_64BIT
488         smp_wmb();
489         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
490 #endif
491 }
492
493 /*
494  * Enqueue an entity into the rb-tree:
495  */
496 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
497 {
498         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
499         struct rb_node *parent = NULL;
500         struct sched_entity *entry;
501         int leftmost = 1;
502
503         /*
504          * Find the right place in the rbtree:
505          */
506         while (*link) {
507                 parent = *link;
508                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
509                 /*
510                  * We dont care about collisions. Nodes with
511                  * the same key stay together.
512                  */
513                 if (entity_before(se, entry)) {
514                         link = &parent->rb_left;
515                 } else {
516                         link = &parent->rb_right;
517                         leftmost = 0;
518                 }
519         }
520
521         /*
522          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
523          * used):
524          */
525         if (leftmost)
526                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
527
528         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
529         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
530 }
531
532 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
533 {
534         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
535                 struct rb_node *next_node;
536
537                 next_node = rb_next(&se->run_node);
538                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
539         }
540
541         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
542 }
543
544 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
545 {
546         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
547
548         if (!left)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
555 {
556         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
557
558         if (!next)
559                 return NULL;
560
561         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
562 }
563
564 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
565 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
566 {
567         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
568
569         if (!last)
570                 return NULL;
571
572         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
573 }
574
575 /**************************************************************
576  * Scheduling class statistics methods:
577  */
578
579 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
580                 void __user *buffer, size_t *lenp,
581                 loff_t *ppos)
582 {
583         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
584         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
585
586         if (ret || !write)
587                 return ret;
588
589         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
590                                         sysctl_sched_min_granularity);
591
592 #define WRT_SYSCTL(name) \
593         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
594         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
595         WRT_SYSCTL(sched_latency);
596         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
597 #undef WRT_SYSCTL
598
599         return 0;
600 }
601 #endif
602
603 /*
604  * delta /= w
605  */
606 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
607 {
608         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
609                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
610
611         return delta;
612 }
613
614 /*
615  * The idea is to set a period in which each task runs once.
616  *
617  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
618  * this period because otherwise the slices get too small.
619  *
620  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
621  */
622 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
623 {
624         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
625                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
626         else
627                 return sysctl_sched_latency;
628 }
629
630 /*
631  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
632  * proportional to the weight.
633  *
634  * s = p*P[w/rw]
635  */
636 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
637 {
638         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
639
640         for_each_sched_entity(se) {
641                 struct load_weight *load;
642                 struct load_weight lw;
643
644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
645                 load = &cfs_rq->load;
646
647                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
648                         lw = cfs_rq->load;
649
650                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
651                         load = &lw;
652                 }
653                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
654         }
655         return slice;
656 }
657
658 /*
659  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
660  *
661  * vs = s/w
662  */
663 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
664 {
665         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_SMP
669 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
670 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
671
672 /*
673  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
674  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
675  * dependent on this value.
676  */
677 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
678 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
679 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
680
681 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
682 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
683 {
684         struct sched_avg *sa = &se->avg;
685
686         sa->last_update_time = 0;
687         /*
688          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
689          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
690          * will definitely be update (after enqueue).
691          */
692         sa->period_contrib = 1023;
693         /*
694          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
695          * they get a chance to stabilize to their real load level.
696          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
697          * nothing has been attached to the task group yet.
698          */
699         if (entity_is_task(se))
700                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
701         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
702         /*
703          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
704          */
705         sa->util_avg = 0;
706         sa->util_sum = 0;
707         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
708 }
709
710 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
711 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
712 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force);
713 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
714
715 /*
716  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
717  * based on the cfs_rq's current util_avg:
718  *
719  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
720  *
721  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
722  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
723  * as when the series is a harmonic series.
724  *
725  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
726  * only 1/2 of the left utilization budget:
727  *
728  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
729  *
730  * where n denotes the nth task.
731  *
732  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
733  *
734  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
735  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
736  *
737  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
738  * if util_avg > util_avg_cap.
739  */
740 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
741 {
742         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
743         struct sched_avg *sa = &se->avg;
744         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
745         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
746
747         if (cap > 0) {
748                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
749                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
750                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
751
752                         if (sa->util_avg > cap)
753                                 sa->util_avg = cap;
754                 } else {
755                         sa->util_avg = cap;
756                 }
757                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
758         }
759
760         if (entity_is_task(se)) {
761                 struct task_struct *p = task_of(se);
762                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
763                         /*
764                          * For !fair tasks do:
765                          *
766                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
767                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
768                         switched_from_fair(rq, p);
769                          *
770                          * such that the next switched_to_fair() has the
771                          * expected state.
772                          */
773                         se->avg.last_update_time = now;
774                         return;
775                 }
776         }
777
778         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
779         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
780         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
781 }
782
783 #else /* !CONFIG_SMP */
784 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
785 {
786 }
787 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
788 {
789 }
790 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
791 {
792 }
793 #endif /* CONFIG_SMP */
794
795 /*
796  * Update the current task's runtime statistics.
797  */
798 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
799 {
800         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
801         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
802         u64 delta_exec;
803
804         if (unlikely(!curr))
805                 return;
806
807         delta_exec = now - curr->exec_start;
808         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
809                 return;
810
811         curr->exec_start = now;
812
813         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
814                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
815
816         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
817         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
818
819         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
820         update_min_vruntime(cfs_rq);
821
822         if (entity_is_task(curr)) {
823                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
824
825                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
826                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
827                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
828         }
829
830         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
831 }
832
833 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
834 {
835         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
836 }
837
838 static inline void
839 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
840 {
841         u64 wait_start, prev_wait_start;
842
843         if (!schedstat_enabled())
844                 return;
845
846         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
847         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
848
849         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
850             likely(wait_start > prev_wait_start))
851                 wait_start -= prev_wait_start;
852
853         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
854 }
855
856 static inline void
857 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
858 {
859         struct task_struct *p;
860         u64 delta;
861
862         if (!schedstat_enabled())
863                 return;
864
865         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
866
867         if (entity_is_task(se)) {
868                 p = task_of(se);
869                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
870                         /*
871                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
872                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
873                          * prior to migration.
874                          */
875                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
876                         return;
877                 }
878                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
879         }
880
881         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
882                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
883         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
884         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
885         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
886 }
887
888 static inline void
889 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
890 {
891         struct task_struct *tsk = NULL;
892         u64 sleep_start, block_start;
893
894         if (!schedstat_enabled())
895                 return;
896
897         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
898         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
899
900         if (entity_is_task(se))
901                 tsk = task_of(se);
902
903         if (sleep_start) {
904                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
905
906                 if ((s64)delta < 0)
907                         delta = 0;
908
909                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
910                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
911
912                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
913                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
914
915                 if (tsk) {
916                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
917                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
918                 }
919         }
920         if (block_start) {
921                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
922
923                 if ((s64)delta < 0)
924                         delta = 0;
925
926                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
927                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
928
929                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
930                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
931
932                 if (tsk) {
933                         if (tsk->in_iowait) {
934                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
935                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
936                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
937                         }
938
939                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
940
941                         /*
942                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
943                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
944                          * amount of time that the task spent sleeping:
945                          */
946                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
947                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
948                                                 (void *)get_wchan(tsk),
949                                                 delta >> 20);
950                         }
951                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
952                 }
953         }
954 }
955
956 /*
957  * Task is being enqueued - update stats:
958  */
959 static inline void
960 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
961 {
962         if (!schedstat_enabled())
963                 return;
964
965         /*
966          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
967          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
968          */
969         if (se != cfs_rq->curr)
970                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
971
972         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
973                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
974 }
975
976 static inline void
977 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
978 {
979
980         if (!schedstat_enabled())
981                 return;
982
983         /*
984          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
985          * waiting task:
986          */
987         if (se != cfs_rq->curr)
988                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
989
990         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
991                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
992
993                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
994                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
995                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
996                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
997                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
998                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  * We are picking a new current task - update its stats:
1004  */
1005 static inline void
1006 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1007 {
1008         /*
1009          * We are starting a new run period:
1010          */
1011         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1012 }
1013
1014 /**************************************************
1015  * Scheduling class queueing methods:
1016  */
1017
1018 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1019 /*
1020  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1021  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1022  * numa_balancing_scan_size.
1023  */
1024 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1025 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1026
1027 /* Portion of address space to scan in MB */
1028 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1029
1030 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1031 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1032
1033 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1034 {
1035         unsigned long rss = 0;
1036         unsigned long nr_scan_pages;
1037
1038         /*
1039          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1040          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1041          * on resident pages
1042          */
1043         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1044         rss = get_mm_rss(p->mm);
1045         if (!rss)
1046                 rss = nr_scan_pages;
1047
1048         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1049         return rss / nr_scan_pages;
1050 }
1051
1052 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1053 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1054
1055 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1056 {
1057         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1058         unsigned int scan, floor;
1059         unsigned int windows = 1;
1060
1061         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1062                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1063         floor = 1000 / windows;
1064
1065         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1066         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1067 }
1068
1069 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1070 {
1071         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1072         unsigned int smax;
1073
1074         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1075         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1076         return max(smin, smax);
1077 }
1078
1079 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1080 {
1081         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1082         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1083 }
1084
1085 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1086 {
1087         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1088         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1089 }
1090
1091 struct numa_group {
1092         atomic_t refcount;
1093
1094         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1095         int nr_tasks;
1096         pid_t gid;
1097         int active_nodes;
1098
1099         struct rcu_head rcu;
1100         unsigned long total_faults;
1101         unsigned long max_faults_cpu;
1102         /*
1103          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1104          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1105          * more by CPU use than by memory faults.
1106          */
1107         unsigned long *faults_cpu;
1108         unsigned long faults[0];
1109 };
1110
1111 /* Shared or private faults. */
1112 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1113
1114 /* Memory and CPU locality */
1115 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1116
1117 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1118 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1119
1120 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1121 {
1122         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1123 }
1124
1125 /*
1126  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1127  * occupy the first half of the array. The second half of the
1128  * array is for current counters, which are averaged into the
1129  * first set by task_numa_placement.
1130  */
1131 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1132 {
1133         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1134 }
1135
1136 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1137 {
1138         if (!p->numa_faults)
1139                 return 0;
1140
1141         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1142                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1143 }
1144
1145 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1146 {
1147         if (!p->numa_group)
1148                 return 0;
1149
1150         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1151                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1152 }
1153
1154 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1155 {
1156         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1157                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1158 }
1159
1160 /*
1161  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1162  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1163  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1164  */
1165 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1166
1167 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1168 {
1169         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1170 }
1171
1172 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1173 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1174                                         int maxdist, bool task)
1175 {
1176         unsigned long score = 0;
1177         int node;
1178
1179         /*
1180          * All nodes are directly connected, and the same distance
1181          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1182          */
1183         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1184                 return 0;
1185
1186         /*
1187          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1188          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1189          */
1190         for_each_online_node(node) {
1191                 unsigned long faults;
1192                 int dist = node_distance(nid, node);
1193
1194                 /*
1195                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1196                  * for placement; nid was already counted.
1197                  */
1198                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1199                         continue;
1200
1201                 /*
1202                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1203                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1204                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1205                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1206                  * of each group. Skip other nodes.
1207                  */
1208                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1209                                         dist > maxdist)
1210                         continue;
1211
1212                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1213                 if (task)
1214                         faults = task_faults(p, node);
1215                 else
1216                         faults = group_faults(p, node);
1217
1218                 /*
1219                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1220                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1221                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1222                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1223                  * The further away a node is, the less the faults count.
1224                  * This seems to result in good task placement.
1225                  */
1226                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1227                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1228                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1229                 }
1230
1231                 score += faults;
1232         }
1233
1234         return score;
1235 }
1236
1237 /*
1238  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1239  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1240  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1241  * evenly spread out between numa nodes.
1242  */
1243 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1244                                         int dist)
1245 {
1246         unsigned long faults, total_faults;
1247
1248         if (!p->numa_faults)
1249                 return 0;
1250
1251         total_faults = p->total_numa_faults;
1252
1253         if (!total_faults)
1254                 return 0;
1255
1256         faults = task_faults(p, nid);
1257         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1258
1259         return 1000 * faults / total_faults;
1260 }
1261
1262 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1263                                          int dist)
1264 {
1265         unsigned long faults, total_faults;
1266
1267         if (!p->numa_group)
1268                 return 0;
1269
1270         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1271
1272         if (!total_faults)
1273                 return 0;
1274
1275         faults = group_faults(p, nid);
1276         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1277
1278         return 1000 * faults / total_faults;
1279 }
1280
1281 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1282                                 int src_nid, int dst_cpu)
1283 {
1284         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1285         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1286         int last_cpupid, this_cpupid;
1287
1288         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1289
1290         /*
1291          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1292          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1293          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1294          *
1295          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1296          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1297          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1298          *
1299          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1300          * same result twice in a row, given these samples are fully
1301          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1302          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1303          *
1304          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1305          * act on an unlikely task<->page relation.
1306          */
1307         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1308         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1309                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1310                 return false;
1311
1312         /* Always allow migrate on private faults */
1313         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1314                 return true;
1315
1316         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1317         if (!ng)
1318                 return true;
1319
1320         /*
1321          * Destination node is much more heavily used than the source
1322          * node? Allow migration.
1323          */
1324         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1325                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1326                 return true;
1327
1328         /*
1329          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1330          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1331          *
1332          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1333          * --------------- * - > ---------------
1334          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1335          */
1336         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1337                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1338 }
1339
1340 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1341 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1342 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1343 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1344 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1345
1346 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1347 struct numa_stats {
1348         unsigned long nr_running;
1349         unsigned long load;
1350
1351         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1352         unsigned long compute_capacity;
1353
1354         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1355         unsigned long task_capacity;
1356         int has_free_capacity;
1357 };
1358
1359 /*
1360  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1361  */
1362 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1363 {
1364         int smt, cpu, cpus = 0;
1365         unsigned long capacity;
1366
1367         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1368         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1369                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1370
1371                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1372                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1373                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1374
1375                 cpus++;
1376         }
1377
1378         /*
1379          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1380          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1381          * not find this node attractive.
1382          *
1383          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1384          * imbalance and bail there.
1385          */
1386         if (!cpus)
1387                 return;
1388
1389         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1390         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1391         capacity = cpus / smt; /* cores */
1392
1393         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1394                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1395         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1396 }
1397
1398 struct task_numa_env {
1399         struct task_struct *p;
1400
1401         int src_cpu, src_nid;
1402         int dst_cpu, dst_nid;
1403
1404         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1405
1406         int imbalance_pct;
1407         int dist;
1408
1409         struct task_struct *best_task;
1410         long best_imp;
1411         int best_cpu;
1412 };
1413
1414 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1415                              struct task_struct *p, long imp)
1416 {
1417         if (env->best_task)
1418                 put_task_struct(env->best_task);
1419         if (p)
1420                 get_task_struct(p);
1421
1422         env->best_task = p;
1423         env->best_imp = imp;
1424         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1425 }
1426
1427 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1428                                 struct task_numa_env *env)
1429 {
1430         long imb, old_imb;
1431         long orig_src_load, orig_dst_load;
1432         long src_capacity, dst_capacity;
1433
1434         /*
1435          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1436          *
1437          * src_load        dst_load
1438          * ------------ vs ---------
1439          * src_capacity    dst_capacity
1440          */
1441         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1442         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1443
1444         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1445         if (dst_load < src_load)
1446                 swap(dst_load, src_load);
1447
1448         /* Is the difference below the threshold? */
1449         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1450               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1451         if (imb <= 0)
1452                 return false;
1453
1454         /*
1455          * The imbalance is above the allowed threshold.
1456          * Compare it with the old imbalance.
1457          */
1458         orig_src_load = env->src_stats.load;
1459         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1460
1461         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1462                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1463
1464         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1465                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1466
1467         /* Would this change make things worse? */
1468         return (imb > old_imb);
1469 }
1470
1471 /*
1472  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1473  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1474  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1475  * be exchanged with the source task
1476  */
1477 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1478                               long taskimp, long groupimp)
1479 {
1480         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1481         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1482         struct task_struct *cur;
1483         long src_load, dst_load;
1484         long load;
1485         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1486         long moveimp = imp;
1487         int dist = env->dist;
1488
1489         rcu_read_lock();
1490         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1491         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1492                 cur = NULL;
1493
1494         /*
1495          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1496          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1497          */
1498         if (cur == env->p)
1499                 goto unlock;
1500
1501         /*
1502          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1503          * source and destination node. Calculate the total differential for
1504          * the source task and potential destination task. The more negative
1505          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1506          * be incurred if the tasks were swapped.
1507          */
1508         if (cur) {
1509                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1510                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1511                         goto unlock;
1512
1513                 /*
1514                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1515                  * in any group then look only at task weights.
1516                  */
1517                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1518                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1519                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1520                         /*
1521                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1522                          * tasks within a group over tiny differences.
1523                          */
1524                         if (cur->numa_group)
1525                                 imp -= imp/16;
1526                 } else {
1527                         /*
1528                          * Compare the group weights. If a task is all by
1529                          * itself (not part of a group), use the task weight
1530                          * instead.
1531                          */
1532                         if (cur->numa_group)
1533                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1534                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1535                         else
1536                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1537                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1538                 }
1539         }
1540
1541         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1542                 goto unlock;
1543
1544         if (!cur) {
1545                 /* Is there capacity at our destination? */
1546                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1547                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1548                         goto unlock;
1549
1550                 goto balance;
1551         }
1552
1553         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1554         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1555                         dst_rq->nr_running == 1)
1556                 goto assign;
1557
1558         /*
1559          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1560          */
1561 balance:
1562         load = task_h_load(env->p);
1563         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1564         src_load = env->src_stats.load - load;
1565
1566         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1567                 /*
1568                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1569                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1570                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1571                  * so an actually idle CPU will win.
1572                  */
1573                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1574                         imp = moveimp - 1;
1575                         cur = NULL;
1576                         goto assign;
1577                 }
1578         }
1579
1580         if (imp <= env->best_imp)
1581                 goto unlock;
1582
1583         if (cur) {
1584                 load = task_h_load(cur);
1585                 dst_load -= load;
1586                 src_load += load;
1587         }
1588
1589         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1590                 goto unlock;
1591
1592         /*
1593          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1594          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1595          */
1596         if (!cur) {
1597                 /*
1598                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1599                  * can be used from IRQ context.
1600                  */
1601                 local_irq_disable();
1602                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1603                                                    env->dst_cpu);
1604                 local_irq_enable();
1605         }
1606
1607 assign:
1608         task_numa_assign(env, cur, imp);
1609 unlock:
1610         rcu_read_unlock();
1611 }
1612
1613 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1614                                 long taskimp, long groupimp)
1615 {
1616         int cpu;
1617
1618         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1619                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1620                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1621                         continue;
1622
1623                 env->dst_cpu = cpu;
1624                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1625         }
1626 }
1627
1628 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1629 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1630 {
1631         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1632         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1633
1634         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1635                 return false;
1636
1637         /*
1638          * Only consider a task move if the source has a higher load
1639          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1640          *
1641          *      src->load                dst->load
1642          * --------------------- vs ---------------------
1643          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1644          */
1645         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1646
1647             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1648                 return true;
1649
1650         return false;
1651 }
1652
1653 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1654 {
1655         struct task_numa_env env = {
1656                 .p = p,
1657
1658                 .src_cpu = task_cpu(p),
1659                 .src_nid = task_node(p),
1660
1661                 .imbalance_pct = 112,
1662
1663                 .best_task = NULL,
1664                 .best_imp = 0,
1665                 .best_cpu = -1,
1666         };
1667         struct sched_domain *sd;
1668         unsigned long taskweight, groupweight;
1669         int nid, ret, dist;
1670         long taskimp, groupimp;
1671
1672         /*
1673          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1674          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1675          *
1676          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1677          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1678          * to satisfy here.
1679          */
1680         rcu_read_lock();
1681         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1682         if (sd)
1683                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1684         rcu_read_unlock();
1685
1686         /*
1687          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1688          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1689          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1690          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1691          */
1692         if (unlikely(!sd)) {
1693                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1694                 return -EINVAL;
1695         }
1696
1697         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1698         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1699         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1700         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1701         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1702         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1703         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1704         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1705
1706         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1707         if (numa_has_capacity(&env))
1708                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1709
1710         /*
1711          * Look at other nodes in these cases:
1712          * - there is no space available on the preferred_nid
1713          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1714          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1715          *   we need to check other locations.
1716          */
1717         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1718                 for_each_online_node(nid) {
1719                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1720                                 continue;
1721
1722                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1723                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1724                                                 dist != env.dist) {
1725                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1726                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1727                         }
1728
1729                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1730                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1731                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1732                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1733                                 continue;
1734
1735                         env.dist = dist;
1736                         env.dst_nid = nid;
1737                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1738                         if (numa_has_capacity(&env))
1739                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1740                 }
1741         }
1742
1743         /*
1744          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1745          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1746          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1747          * settle down.
1748          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1749          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1750          */
1751         if (p->numa_group) {
1752                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1753
1754                 if (env.best_cpu == -1)
1755                         nid = env.src_nid;
1756                 else
1757                         nid = env.dst_nid;
1758
1759                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1760                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1761         }
1762
1763         /* No better CPU than the current one was found. */
1764         if (env.best_cpu == -1)
1765                 return -EAGAIN;
1766
1767         /*
1768          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1769          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1770          */
1771         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1772
1773         if (env.best_task == NULL) {
1774                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1775                 if (ret != 0)
1776                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1777                 return ret;
1778         }
1779
1780         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1781         if (ret != 0)
1782                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1783         put_task_struct(env.best_task);
1784         return ret;
1785 }
1786
1787 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1788 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1789 {
1790         unsigned long interval = HZ;
1791
1792         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1793         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1794                 return;
1795
1796         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1797         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1798         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1799
1800         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1801         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1802                 return;
1803
1804         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1805         task_numa_migrate(p);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1810  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1811  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1812  * located.
1813  */
1814 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1815 {
1816         unsigned long faults, max_faults = 0;
1817         int nid, active_nodes = 0;
1818
1819         for_each_online_node(nid) {
1820                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1821                 if (faults > max_faults)
1822                         max_faults = faults;
1823         }
1824
1825         for_each_online_node(nid) {
1826                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1827                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1828                         active_nodes++;
1829         }
1830
1831         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1832         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1837  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1838  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1839  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1840  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1841  */
1842 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1843 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1844
1845 /*
1846  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1847  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1848  * the page accesses are shared with other processes.
1849  * Otherwise, decrease the scan period.
1850  */
1851 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1852                         unsigned long shared, unsigned long private)
1853 {
1854         unsigned int period_slot;
1855         int ratio;
1856         int diff;
1857
1858         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1859         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1860
1861         /*
1862          * If there were no record hinting faults then either the task is
1863          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1864          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1865          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1866          * node is overloaded. In either case, scan slower
1867          */
1868         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1869                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1870                         p->numa_scan_period << 1);
1871
1872                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1873                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1874
1875                 return;
1876         }
1877
1878         /*
1879          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1880          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1881          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1882          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1883          */
1884         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1885         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1886         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1887                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1888                 if (!slot)
1889                         slot = 1;
1890                 diff = slot * period_slot;
1891         } else {
1892                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1893
1894                 /*
1895                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1896                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1897                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1898                  * speaking the intent is that there is little point
1899                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1900                  * simply bounce migrations uselessly
1901                  */
1902                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1903                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1904         }
1905
1906         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1907                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1908         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1909 }
1910
1911 /*
1912  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1913  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1914  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1915  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1916  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1917  */
1918 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1919 {
1920         u64 runtime, delta, now;
1921         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1922         now = p->se.exec_start;
1923         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1924
1925         if (p->last_task_numa_placement) {
1926                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1927                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1928
1929                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
1930                 if (unlikely((s64)*period < 0))
1931                         *period = 0;
1932         } else {
1933                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1934                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1935         }
1936
1937         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1938         p->last_task_numa_placement = now;
1939
1940         return delta;
1941 }
1942
1943 /*
1944  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1945  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1946  * otherwise workloads might not converge.
1947  */
1948 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1949 {
1950         nodemask_t nodes;
1951         int dist;
1952
1953         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1954         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1955                 return nid;
1956
1957         /*
1958          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1959          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1960          * both the node itself, and on nearby nodes.
1961          */
1962         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1963                 unsigned long score, max_score = 0;
1964                 int node, max_node = nid;
1965
1966                 dist = sched_max_numa_distance;
1967
1968                 for_each_online_node(node) {
1969                         score = group_weight(p, node, dist);
1970                         if (score > max_score) {
1971                                 max_score = score;
1972                                 max_node = node;
1973                         }
1974                 }
1975                 return max_node;
1976         }
1977
1978         /*
1979          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1980          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1981          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1982          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1983          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1984          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1985          * keep the complexity of the search down.
1986          */
1987         nodes = node_online_map;
1988         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1989                 unsigned long max_faults = 0;
1990                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1991                 int a, b;
1992
1993                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1994                 if (!find_numa_distance(dist))
1995                         continue;
1996
1997                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1998                         unsigned long faults = 0;
1999                         nodemask_t this_group;
2000                         nodes_clear(this_group);
2001
2002                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2003                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2004                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2005                                         faults += group_faults(p, b);
2006                                         node_set(b, this_group);
2007                                         node_clear(b, nodes);
2008                                 }
2009                         }
2010
2011                         /* Remember the top group. */
2012                         if (faults > max_faults) {
2013                                 max_faults = faults;
2014                                 max_group = this_group;
2015                                 /*
2016                                  * subtle: at the smallest distance there is
2017                                  * just one node left in each "group", the
2018                                  * winner is the preferred nid.
2019                                  */
2020                                 nid = a;
2021                         }
2022                 }
2023                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2024                 if (!max_faults)
2025                         break;
2026                 nodes = max_group;
2027         }
2028         return nid;
2029 }
2030
2031 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2032 {
2033         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2034         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2035         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2036         unsigned long total_faults;
2037         u64 runtime, period;
2038         spinlock_t *group_lock = NULL;
2039
2040         /*
2041          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2042          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2043          * that the field is read in a single access:
2044          */
2045         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2046         if (p->numa_scan_seq == seq)
2047                 return;
2048         p->numa_scan_seq = seq;
2049         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2050
2051         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2052                        p->numa_faults_locality[1];
2053         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2054
2055         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2056         if (p->numa_group) {
2057                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2058                 spin_lock_irq(group_lock);
2059         }
2060
2061         /* Find the node with the highest number of faults */
2062         for_each_online_node(nid) {
2063                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2064                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2065                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2066                 int priv;
2067
2068                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2069                         long diff, f_diff, f_weight;
2070
2071                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2072                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2073                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2074                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2075
2076                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2077                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2078                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2079                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2080
2081                         /*
2082                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2083                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2084                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2085                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2086                          * faults are less important.
2087                          */
2088                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2089                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2090                                    (total_faults + 1);
2091                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2092                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2093
2094                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2095                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2096                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2097                         p->total_numa_faults += diff;
2098                         if (p->numa_group) {
2099                                 /*
2100                                  * safe because we can only change our own group
2101                                  *
2102                                  * mem_idx represents the offset for a given
2103                                  * nid and priv in a specific region because it
2104                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2105                                  */
2106                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2107                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2108                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2109                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2110                         }
2111                 }
2112
2113                 if (faults > max_faults) {
2114                         max_faults = faults;
2115                         max_nid = nid;
2116                 }
2117
2118                 if (group_faults > max_group_faults) {
2119                         max_group_faults = group_faults;
2120                         max_group_nid = nid;
2121                 }
2122         }
2123
2124         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2125
2126         if (p->numa_group) {
2127                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2128                 spin_unlock_irq(group_lock);
2129                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2130         }
2131
2132         if (max_faults) {
2133                 /* Set the new preferred node */
2134                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2135                         sched_setnuma(p, max_nid);
2136
2137                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2138                         numa_migrate_preferred(p);
2139         }
2140 }
2141
2142 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2143 {
2144         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2145 }
2146
2147 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2148 {
2149         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2150                 kfree_rcu(grp, rcu);
2151 }
2152
2153 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2154                         int *priv)
2155 {
2156         struct numa_group *grp, *my_grp;
2157         struct task_struct *tsk;
2158         bool join = false;
2159         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2160         int i;
2161
2162         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2163                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2164                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2165
2166                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2167                 if (!grp)
2168                         return;
2169
2170                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2171                 grp->active_nodes = 1;
2172                 grp->max_faults_cpu = 0;
2173                 spin_lock_init(&grp->lock);
2174                 grp->gid = p->pid;
2175                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2176                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2177                                                 nr_node_ids;
2178
2179                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2180                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2181
2182                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2183
2184                 grp->nr_tasks++;
2185                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2186         }
2187
2188         rcu_read_lock();
2189         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2190
2191         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2192                 goto no_join;
2193
2194         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2195         if (!grp)
2196                 goto no_join;
2197
2198         my_grp = p->numa_group;
2199         if (grp == my_grp)
2200                 goto no_join;
2201
2202         /*
2203          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2204          * the other task will join us.
2205          */
2206         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2207                 goto no_join;
2208
2209         /*
2210          * Tie-break on the grp address.
2211          */
2212         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2213                 goto no_join;
2214
2215         /* Always join threads in the same process. */
2216         if (tsk->mm == current->mm)
2217                 join = true;
2218
2219         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2220         if (flags & TNF_SHARED)
2221                 join = true;
2222
2223         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2224         *priv = !join;
2225
2226         if (join && !get_numa_group(grp))
2227                 goto no_join;
2228
2229         rcu_read_unlock();
2230
2231         if (!join)
2232                 return;
2233
2234         BUG_ON(irqs_disabled());
2235         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2236
2237         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2238                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2239                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2240         }
2241         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2242         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2243
2244         my_grp->nr_tasks--;
2245         grp->nr_tasks++;
2246
2247         spin_unlock(&my_grp->lock);
2248         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2249
2250         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2251
2252         put_numa_group(my_grp);
2253         return;
2254
2255 no_join:
2256         rcu_read_unlock();
2257         return;
2258 }
2259
2260 /*
2261  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2262  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2263  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2264  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2265  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2266  */
2267 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2268 {
2269         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2270         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2271         unsigned long flags;
2272         int i;
2273
2274         if (!numa_faults)
2275                 return;
2276
2277         if (grp) {
2278                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2279                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2280                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2281                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2282
2283                 grp->nr_tasks--;
2284                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2285                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2286                 put_numa_group(grp);
2287         }
2288
2289         if (final) {
2290                 p->numa_faults = NULL;
2291                 kfree(numa_faults);
2292         } else {
2293                 p->total_numa_faults = 0;
2294                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2295                         numa_faults[i] = 0;
2296         }
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2301  */
2302 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2303 {
2304         struct task_struct *p = current;
2305         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2306         int cpu_node = task_node(current);
2307         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2308         struct numa_group *ng;
2309         int priv;
2310
2311         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2312                 return;
2313
2314         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2315         if (!p->mm)
2316                 return;
2317
2318         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2319         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2320                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2321                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2322
2323                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2324                 if (!p->numa_faults)
2325                         return;
2326
2327                 p->total_numa_faults = 0;
2328                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2329         }
2330
2331         /*
2332          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2333          * to be private if the accessing pid has not changed
2334          */
2335         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2336                 priv = 1;
2337         } else {
2338                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2339                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2340                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2341         }
2342
2343         /*
2344          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2345          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2346          * actively using should be counted as local. This allows the
2347          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2348          */
2349         ng = p->numa_group;
2350         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2351                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2352                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2353                 local = 1;
2354
2355         task_numa_placement(p);
2356
2357         /*
2358          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2359          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2360          */
2361         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2362                 numa_migrate_preferred(p);
2363
2364         if (migrated)
2365                 p->numa_pages_migrated += pages;
2366         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2367                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2368
2369         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2370         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2371         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2372 }
2373
2374 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2375 {
2376         /*
2377          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2378          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2379          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2380          * much of an issue though, since this is just used for
2381          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2382          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2383          */
2384         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2385         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2386 }
2387
2388 /*
2389  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2390  * Triggered from task_tick_numa().
2391  */
2392 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2393 {
2394         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2395         struct task_struct *p = current;
2396         struct mm_struct *mm = p->mm;
2397         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2398         struct vm_area_struct *vma;
2399         unsigned long start, end;
2400         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2401         long pages, virtpages;
2402
2403         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2404
2405         work->next = work; /* protect against double add */
2406         /*
2407          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2408          *
2409          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2410          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2411          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2412          * work.
2413          */
2414         if (p->flags & PF_EXITING)
2415                 return;
2416
2417         if (!mm->numa_next_scan) {
2418                 mm->numa_next_scan = now +
2419                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2420         }
2421
2422         /*
2423          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2424          */
2425         migrate = mm->numa_next_scan;
2426         if (time_before(now, migrate))
2427                 return;
2428
2429         if (p->numa_scan_period == 0) {
2430                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2431                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2432         }
2433
2434         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2435         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2436                 return;
2437
2438         /*
2439          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2440          * the next time around.
2441          */
2442         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2443
2444         start = mm->numa_scan_offset;
2445         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2446         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2447         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2448         if (!pages)
2449                 return;
2450
2451
2452         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2453                 return;
2454         vma = find_vma(mm, start);
2455         if (!vma) {
2456                 reset_ptenuma_scan(p);
2457                 start = 0;
2458                 vma = mm->mmap;
2459         }
2460         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2461                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2462                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2463                         continue;
2464                 }
2465
2466                 /*
2467                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2468                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2469                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2470                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2471                  */
2472                 if (!vma->vm_mm ||
2473                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2474                         continue;
2475
2476                 /*
2477                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2478                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2479                  */
2480                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2481                         continue;
2482
2483                 do {
2484                         start = max(start, vma->vm_start);
2485                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2486                         end = min(end, vma->vm_end);
2487                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2488
2489                         /*
2490                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2491                          * hpages that have at least one present PTE that
2492                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2493                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2494                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2495                          * areas faster.
2496                          */
2497                         if (nr_pte_updates)
2498                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2499                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2500
2501                         start = end;
2502                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2503                                 goto out;
2504
2505                         cond_resched();
2506                 } while (end != vma->vm_end);
2507         }
2508
2509 out:
2510         /*
2511          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2512          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2513          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2514          * scanner to the start so check it now.
2515          */
2516         if (vma)
2517                 mm->numa_scan_offset = start;
2518         else
2519                 reset_ptenuma_scan(p);
2520         up_read(&mm->mmap_sem);
2521
2522         /*
2523          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2524          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2525          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2526          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2527          */
2528         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2529                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2530                 p->node_stamp += 32 * diff;
2531         }
2532 }
2533
2534 /*
2535  * Drive the periodic memory faults..
2536  */
2537 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2538 {
2539         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2540         u64 period, now;
2541
2542         /*
2543          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2544          */
2545         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2546                 return;
2547
2548         /*
2549          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2550          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2551          * task needs to have done some actual work before we bother with
2552          * NUMA placement.
2553          */
2554         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2555         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2556
2557         if (now > curr->node_stamp + period) {
2558                 if (!curr->node_stamp)
2559                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2560                 curr->node_stamp += period;
2561
2562                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2563                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2564                         task_work_add(curr, work, true);
2565                 }
2566         }
2567 }
2568 #else
2569 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2570 {
2571 }
2572
2573 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2574 {
2575 }
2576
2577 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2578 {
2579 }
2580 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2581
2582 static void
2583 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2584 {
2585         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2586         if (!parent_entity(se))
2587                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2588 #ifdef CONFIG_SMP
2589         if (entity_is_task(se)) {
2590                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2591
2592                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2593                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2594         }
2595 #endif
2596         cfs_rq->nr_running++;
2597 }
2598
2599 static void
2600 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2601 {
2602         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2603         if (!parent_entity(se))
2604                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2605 #ifdef CONFIG_SMP
2606         if (entity_is_task(se)) {
2607                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2608                 list_del_init(&se->group_node);
2609         }
2610 #endif
2611         cfs_rq->nr_running--;
2612 }
2613
2614 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2615 # ifdef CONFIG_SMP
2616 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2617 {
2618         long tg_weight, load, shares;
2619
2620         /*
2621          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2622          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2623          * the shares for small weight interactive tasks.
2624          */
2625         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2626
2627         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2628
2629         /* Ensure tg_weight >= load */
2630         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2631         tg_weight += load;
2632
2633         shares = (tg->shares * load);
2634         if (tg_weight)
2635                 shares /= tg_weight;
2636
2637         if (shares < MIN_SHARES)
2638                 shares = MIN_SHARES;
2639         if (shares > tg->shares)
2640                 shares = tg->shares;
2641
2642         return shares;
2643 }
2644 # else /* CONFIG_SMP */
2645 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2646 {
2647         return tg->shares;
2648 }
2649 # endif /* CONFIG_SMP */
2650
2651 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2652                             unsigned long weight)
2653 {
2654         if (se->on_rq) {
2655                 /* commit outstanding execution time */
2656                 if (cfs_rq->curr == se)
2657                         update_curr(cfs_rq);
2658                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2659         }
2660
2661         update_load_set(&se->load, weight);
2662
2663         if (se->on_rq)
2664                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2665 }
2666
2667 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2668
2669 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2670 {
2671         struct task_group *tg;
2672         struct sched_entity *se;
2673         long shares;
2674
2675         tg = cfs_rq->tg;
2676         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2677         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2678                 return;
2679 #ifndef CONFIG_SMP
2680         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2681                 return;
2682 #endif
2683         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2684
2685         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2686 }
2687 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2688 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2689 {
2690 }
2691 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2692
2693 #ifdef CONFIG_SMP
2694 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2695 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2696         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2697         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2698         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2699         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2700         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2701         0x85aac367, 0x82cd8698,
2702 };
2703
2704 /*
2705  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2706  * over-estimates when re-combining.
2707  */
2708 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2709             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2710          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2711         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2712 };
2713
2714 /*
2715  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2716  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2717  * were generated:
2718  */
2719 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2720             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2721         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2722 };
2723
2724 /*
2725  * Approximate:
2726  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2727  */
2728 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2729 {
2730         unsigned int local_n;
2731
2732         if (!n)
2733                 return val;
2734         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2735                 return 0;
2736
2737         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2738         local_n = n;
2739
2740         /*
2741          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2742          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2743          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2744          *
2745          * To achieve constant time decay_load.
2746          */
2747         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2748                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2749                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2750         }
2751
2752         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2753         return val;
2754 }
2755
2756 /*
2757  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2758  * average will be: \Sum 1024*y^n
2759  *
2760  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2761  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2762  */
2763 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2764 {
2765         u32 contrib = 0;
2766
2767         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2768                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2769         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2770                 return LOAD_AVG_MAX;
2771
2772         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2773         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2774         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2775         contrib = decay_load(contrib, n);
2776         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2777 }
2778
2779 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2780
2781 /*
2782  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2783  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2784  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2785  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2786  *
2787  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2788  *      p0            p1           p2
2789  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2790  *
2791  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2792  *
2793  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2794  * following representation of historical load:
2795  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2796  *
2797  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2798  *   y^32 = 0.5
2799  *
2800  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2801  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2802  * (u_0).
2803  *
2804  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2805  * sum again by y is sufficient to update:
2806  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2807  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2808  */
2809 static __always_inline int
2810 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2811                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2812 {
2813         u64 delta, scaled_delta, periods;
2814         u32 contrib;
2815         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2816         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2817
2818         delta = now - sa->last_update_time;
2819         /*
2820          * This should only happen when time goes backwards, which it
2821          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2822          */
2823         if ((s64)delta < 0) {
2824                 sa->last_update_time = now;
2825                 return 0;
2826         }
2827
2828         /*
2829          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2830          * approximation of 1us and fast to compute.
2831          */
2832         delta >>= 10;
2833         if (!delta)
2834                 return 0;
2835         sa->last_update_time = now;
2836
2837         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2838         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2839
2840         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2841         delta_w = sa->period_contrib;
2842         if (delta + delta_w >= 1024) {
2843                 decayed = 1;
2844
2845                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2846                 sa->period_contrib = 0;
2847
2848                 /*
2849                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2850                  * out how much from delta we need to complete the current
2851                  * period and accrue it.
2852                  */
2853                 delta_w = 1024 - delta_w;
2854                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2855                 if (weight) {
2856                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2857                         if (cfs_rq) {
2858                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2859                                                 weight * scaled_delta_w;
2860                         }
2861                 }
2862                 if (running)
2863                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2864
2865                 delta -= delta_w;
2866
2867                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2868                 periods = delta / 1024;
2869                 delta %= 1024;
2870
2871                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2872                 if (cfs_rq) {
2873                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2874                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2875                 }
2876                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2877
2878                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2879                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2880                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2881                 if (weight) {
2882                         sa->load_sum += weight * contrib;
2883                         if (cfs_rq)
2884                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2885                 }
2886                 if (running)
2887                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2888         }
2889
2890         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2891         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2892         if (weight) {
2893                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2894                 if (cfs_rq)
2895                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2896         }
2897         if (running)
2898                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2899
2900         sa->period_contrib += delta;
2901
2902         if (decayed) {
2903                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2904                 if (cfs_rq) {
2905                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2906                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2907                 }
2908                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2909         }
2910
2911         return decayed;
2912 }
2913
2914 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2915 /**
2916  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2917  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2918  * @force: update regardless of how small the difference
2919  *
2920  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2921  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2922  * considerations.
2923  *
2924  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2925  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2926  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2927  *
2928  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2929  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2930  */
2931 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2932 {
2933         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2934
2935         /*
2936          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2937          */
2938         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2939                 return;
2940
2941         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2942                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2943                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2944         }
2945 }
2946
2947 /*
2948  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2949  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2950  * including the state of rq->lock, should be made.
2951  */
2952 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2953                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2954 {
2955         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2956                 return;
2957
2958         /*
2959          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2960          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2961          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2962          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2963          * the wakee more load sounds not bad.
2964          */
2965         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2966                 u64 p_last_update_time;
2967                 u64 n_last_update_time;
2968
2969 #ifndef CONFIG_64BIT
2970                 u64 p_last_update_time_copy;
2971                 u64 n_last_update_time_copy;
2972
2973                 do {
2974                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2975                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2976
2977                         smp_rmb();
2978
2979                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2980                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2981
2982                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2983                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2984 #else
2985                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2986                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2987 #endif
2988                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2989                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2990                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2991         }
2992 }
2993 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2994 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2995 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2996
2997 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2998 {
2999         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3000                 /*
3001                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3002                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3003                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3004                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3005                  * the next tick/schedule should update.
3006                  *
3007                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3008                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3009                  * number include things like RT tasks.
3010                  *
3011                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3012                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3013                  *
3014                  * See cpu_util().
3015                  */
3016                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3017         }
3018 }
3019
3020 /*
3021  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3022  *
3023  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3024  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3025  * values.
3026  */
3027 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3028         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3029         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3030         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3031         res = var - val;                                        \
3032         if (res > var)                                          \
3033                 res = 0;                                        \
3034         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3035 } while (0)
3036
3037 /**
3038  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3039  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3040  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3041  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3042  *
3043  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3044  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3045  * post_init_entity_util_avg().
3046  *
3047  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3048  *
3049  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3050  *
3051  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3052  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3053  */
3054 static inline int
3055 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3056 {
3057         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3058         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3059
3060         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3061                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3062                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3063                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3064                 removed_load = 1;
3065         }
3066
3067         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3068                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3069                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3070                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3071                 removed_util = 1;
3072         }
3073
3074         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3075                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3076
3077 #ifndef CONFIG_64BIT
3078         smp_wmb();
3079         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3080 #endif
3081
3082         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3083                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3084
3085         return decayed || removed_load;
3086 }
3087
3088 /* Update task and its cfs_rq load average */
3089 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
3090 {
3091         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3092         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3093         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3094         int cpu = cpu_of(rq);
3095
3096         /*
3097          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3098          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3099          */
3100         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3101                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3102                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3103
3104         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
3105                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3106 }
3107
3108 /**
3109  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3110  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3111  * @se: sched_entity to attach
3112  *
3113  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3114  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3115  */
3116 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3117 {
3118         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3119                 goto skip_aging;
3120
3121         /*
3122          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
3123          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
3124          *
3125          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
3126          */
3127         if (se->avg.last_update_time) {
3128                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3129                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3130
3131                 /*
3132                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
3133                  * absent from the fair class for too long.
3134                  */
3135         }
3136
3137 skip_aging:
3138         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3139         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3140         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3141         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3142         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3143
3144         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3145 }
3146
3147 /**
3148  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3149  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3150  * @se: sched_entity to detach
3151  *
3152  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3153  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3154  */
3155 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3156 {
3157         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3158                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3159                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3160
3161         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3162         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3163         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3164         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3165
3166         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3167 }
3168
3169 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3170 static inline void
3171 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3172 {
3173         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3174         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3175         int migrated, decayed;
3176
3177         migrated = !sa->last_update_time;
3178         if (!migrated) {
3179                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3180                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3181                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3182         }
3183
3184         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3185
3186         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3187         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3188
3189         if (migrated)
3190                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3191
3192         if (decayed || migrated)
3193                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3194 }
3195
3196 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3197 static inline void
3198 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3199 {
3200         update_load_avg(se, 1);
3201
3202         cfs_rq->runnable_load_avg =
3203                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3204         cfs_rq->runnable_load_sum =
3205                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3206 }
3207
3208 #ifndef CONFIG_64BIT
3209 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3210 {
3211         u64 last_update_time_copy;
3212         u64 last_update_time;
3213
3214         do {
3215                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3216                 smp_rmb();
3217                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3218         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3219
3220         return last_update_time;
3221 }
3222 #else
3223 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3224 {
3225         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3226 }
3227 #endif
3228
3229 /*
3230  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3231  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3232  */
3233 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3234 {
3235         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3236         u64 last_update_time;
3237
3238         /*
3239          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3240          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3241          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3242          *
3243          * Similarly for groups, they will have passed through
3244          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3245          * calls this.
3246          */
3247
3248         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3249
3250         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3251         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3252         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3253 }
3254
3255 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3256 {
3257         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3258 }
3259
3260 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3261 {
3262         return cfs_rq->avg.load_avg;
3263 }
3264
3265 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3266
3267 #else /* CONFIG_SMP */
3268
3269 static inline int
3270 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3271 {
3272         return 0;
3273 }
3274
3275 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3276 {
3277         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3278 }
3279
3280 static inline void
3281 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3282 static inline void
3283 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3284 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3285
3286 static inline void
3287 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3288 static inline void
3289 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3290
3291 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3292 {
3293         return 0;
3294 }
3295
3296 #endif /* CONFIG_SMP */
3297
3298 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3299 {
3300 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3301         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3302
3303         if (d < 0)
3304                 d = -d;
3305
3306         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3307                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3308 #endif
3309 }
3310
3311 static void
3312 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3313 {
3314         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3315
3316         /*
3317          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3318          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3319          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3320          * stays open at the end.
3321          */
3322         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3323                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3324
3325         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3326         if (!initial) {
3327                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3328
3329                 /*
3330                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3331                  * for a gentler effect of sleepers:
3332                  */
3333                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3334                         thresh >>= 1;
3335
3336                 vruntime -= thresh;
3337         }
3338
3339         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3340         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3341 }
3342
3343 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3344
3345 static inline void check_schedstat_required(void)
3346 {
3347 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3348         if (schedstat_enabled())
3349                 return;
3350
3351         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3352         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3353                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3354                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3355                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3356                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3357                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3358                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3359                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3360                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3361         }
3362 #endif
3363 }
3364
3365
3366 /*
3367  * MIGRATION
3368  *
3369  *      dequeue
3370  *        update_curr()
3371  *          update_min_vruntime()
3372  *        vruntime -= min_vruntime
3373  *
3374  *      enqueue
3375  *        update_curr()
3376  *          update_min_vruntime()
3377  *        vruntime += min_vruntime
3378  *
3379  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3380  * min_vruntime are up-to-date.
3381  *
3382  * WAKEUP (remote)
3383  *
3384  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3385  *        vruntime -= min_vruntime
3386  *
3387  *      enqueue
3388  *        update_curr()
3389  *          update_min_vruntime()
3390  *        vruntime += min_vruntime
3391  *
3392  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3393  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3394  */
3395
3396 static void
3397 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3398 {
3399         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3400         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3401
3402         /*
3403          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3404          * update_curr().
3405          */
3406         if (renorm && curr)
3407                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3408
3409         update_curr(cfs_rq);
3410
3411         /*
3412          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3413          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3414          * placed in the past could significantly boost this task to the
3415          * fairness detriment of existing tasks.
3416          */
3417         if (renorm && !curr)
3418                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3419
3420         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3421         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3422         update_cfs_shares(cfs_rq);
3423
3424         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3425                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3426
3427         check_schedstat_required();
3428         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3429         check_spread(cfs_rq, se);
3430         if (!curr)
3431                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3432         se->on_rq = 1;
3433
3434         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3435                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3436                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3437         }
3438 }
3439
3440 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3441 {
3442         for_each_sched_entity(se) {
3443                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3444                 if (cfs_rq->last != se)
3445                         break;
3446
3447                 cfs_rq->last = NULL;
3448         }
3449 }
3450
3451 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3452 {
3453         for_each_sched_entity(se) {
3454                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3455                 if (cfs_rq->next != se)
3456                         break;
3457
3458                 cfs_rq->next = NULL;
3459         }
3460 }
3461
3462 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3463 {
3464         for_each_sched_entity(se) {
3465                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3466                 if (cfs_rq->skip != se)
3467                         break;
3468
3469                 cfs_rq->skip = NULL;
3470         }
3471 }
3472
3473 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3474 {
3475         if (cfs_rq->last == se)
3476                 __clear_buddies_last(se);
3477
3478         if (cfs_rq->next == se)
3479                 __clear_buddies_next(se);
3480
3481         if (cfs_rq->skip == se)
3482                 __clear_buddies_skip(se);
3483 }
3484
3485 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3486
3487 static void
3488 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3489 {
3490         /*
3491          * Update run-time statistics of the 'current'.
3492          */
3493         update_curr(cfs_rq);
3494         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3495
3496         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3497
3498         clear_buddies(cfs_rq, se);
3499
3500         if (se != cfs_rq->curr)
3501                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3502         se->on_rq = 0;
3503         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3504
3505         /*
3506          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3507          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3508          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3509          * can move min_vruntime forward still more.
3510          */
3511         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3512                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3513
3514         /* return excess runtime on last dequeue */
3515         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3516
3517         update_cfs_shares(cfs_rq);
3518
3519         /*
3520          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3521          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3522          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3523          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3524          */
3525         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
3526                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3527 }
3528
3529 /*
3530  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3531  */
3532 static void
3533 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3534 {
3535         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3536         struct sched_entity *se;
3537         s64 delta;
3538
3539         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3540         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3541         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3542                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3543                 /*
3544                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3545                  * re-elected due to buddy favours.
3546                  */
3547                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3548                 return;
3549         }
3550
3551         /*
3552          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3553          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3554          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3555          */
3556         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3557                 return;
3558
3559         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3560         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3561
3562         if (delta < 0)
3563                 return;
3564
3565         if (delta > ideal_runtime)
3566                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3567 }
3568
3569 static void
3570 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3571 {
3572         /* 'current' is not kept within the tree. */
3573         if (se->on_rq) {
3574                 /*
3575                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3576                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3577                  * runqueue.
3578                  */
3579                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3580                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3581                 update_load_avg(se, 1);
3582         }
3583
3584         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3585         cfs_rq->curr = se;
3586
3587         /*
3588          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3589          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3590          * when there are only lesser-weight tasks around):
3591          */
3592         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3593                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3594                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3595                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3596         }
3597
3598         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3599 }
3600
3601 static int
3602 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3603
3604 /*
3605  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3606  * 1) keep things fair between processes/task groups
3607  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3608  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3609  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3610  */
3611 static struct sched_entity *
3612 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3613 {
3614         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3615         struct sched_entity *se;
3616
3617         /*
3618          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3619          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3620          */
3621         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3622                 left = curr;
3623
3624         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3625
3626         /*
3627          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3628          * be done without getting too unfair.
3629          */
3630         if (cfs_rq->skip == se) {
3631                 struct sched_entity *second;
3632
3633                 if (se == curr) {
3634                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3635                 } else {
3636                         second = __pick_next_entity(se);
3637                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3638                                 second = curr;
3639                 }
3640
3641                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3642                         se = second;
3643         }
3644
3645         /*
3646          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3647          */
3648         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3649                 se = cfs_rq->last;
3650
3651         /*
3652          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3653          */
3654         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3655                 se = cfs_rq->next;
3656
3657         clear_buddies(cfs_rq, se);
3658
3659         return se;
3660 }
3661
3662 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3663
3664 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3665 {
3666         /*
3667          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3668          * was not called and update_curr() has to be done:
3669          */
3670         if (prev->on_rq)
3671                 update_curr(cfs_rq);
3672
3673         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3674         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3675
3676         check_spread(cfs_rq, prev);
3677
3678         if (prev->on_rq) {
3679                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3680                 /* Put 'current' back into the tree. */
3681                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3682                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3683                 update_load_avg(prev, 0);
3684         }
3685         cfs_rq->curr = NULL;
3686 }
3687
3688 static void
3689 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3690 {
3691         /*
3692          * Update run-time statistics of the 'current'.
3693          */
3694         update_curr(cfs_rq);
3695
3696         /*
3697          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3698          */
3699         update_load_avg(curr, 1);
3700         update_cfs_shares(cfs_rq);
3701
3702 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3703         /*
3704          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3705          * validating it and just reschedule.
3706          */
3707         if (queued) {
3708                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3709                 return;
3710         }
3711         /*
3712          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3713          */
3714         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3715                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3716                 return;
3717 #endif
3718
3719         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3720                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3721 }
3722
3723
3724 /**************************************************
3725  * CFS bandwidth control machinery
3726  */
3727
3728 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3729
3730 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3731 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3732
3733 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3734 {
3735         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3736 }
3737
3738 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3739 {
3740         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3741 }
3742
3743 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3744 {
3745         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3746 }
3747 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3748 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3749 {
3750         return true;
3751 }
3752
3753 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3754 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3755 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3756
3757 /*
3758  * default period for cfs group bandwidth.
3759  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3760  */
3761 static inline u64 default_cfs_period(void)
3762 {
3763         return 100000000ULL;
3764 }
3765
3766 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3767 {
3768         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3769 }
3770
3771 /*
3772  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3773  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3774  * additional synchronization around rq->lock.
3775  *
3776  * requires cfs_b->lock
3777  */
3778 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3779 {
3780         u64 now;
3781
3782         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3783                 return;
3784
3785         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3786         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3787         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3788 }
3789
3790 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3791 {
3792         return &tg->cfs_bandwidth;
3793 }
3794
3795 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3796 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3797 {
3798         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3799                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3800
3801         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3802 }
3803
3804 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3805 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3806 {
3807         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3808         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3809         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3810
3811         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3812         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3813
3814         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3815         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3816                 amount = min_amount;
3817         else {
3818                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3819
3820                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3821                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3822                         cfs_b->runtime -= amount;
3823                         cfs_b->idle = 0;
3824                 }
3825         }
3826         expires = cfs_b->runtime_expires;
3827         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3828
3829         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3830         /*
3831          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3832          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3833          * issued.
3834          */
3835         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3836                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3837
3838         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3839 }
3840
3841 /*
3842  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3843  * fact that rq->clock snapshots this value.
3844  */
3845 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3846 {
3847         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3848
3849         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3850         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3851                 return;
3852
3853         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3854                 return;
3855
3856         /*
3857          * If the local deadline has passed we have to consider the
3858          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3859          * has not truly expired.
3860          *
3861          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3862          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3863          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3864          * exact equality, so a partial write will still work.
3865          */
3866
3867         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3868                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3869                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3870         } else {
3871                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3872                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3873         }
3874 }
3875
3876 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3877 {
3878         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3879         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3880         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3881
3882         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3883                 return;
3884
3885         if (cfs_rq->throttled)
3886                 return;
3887         /*
3888          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3889          * hierarchy can be throttled
3890          */
3891         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3892                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3893 }
3894
3895 static __always_inline
3896 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3897 {
3898         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3899                 return;
3900
3901         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3902 }
3903
3904 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3905 {
3906         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3907 }
3908
3909 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3910 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3911 {
3912         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3913 }
3914
3915 /*
3916  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3917  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3918  * load-balance operations.
3919  */
3920 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3921                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3922 {
3923         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3924
3925         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3926         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3927
3928         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3929                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3930 }
3931
3932 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3933 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3934 {
3935         struct rq *rq = data;
3936         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3937
3938         cfs_rq->throttle_count--;
3939         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3940                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3941                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3942                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3943         }
3944
3945         return 0;
3946 }
3947
3948 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3949 {
3950         struct rq *rq = data;
3951         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3952
3953         /* group is entering throttled state, stop time */
3954         if (!cfs_rq->throttle_count)
3955                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3956         cfs_rq->throttle_count++;
3957
3958         return 0;
3959 }
3960
3961 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3962 {
3963         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3964         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3965         struct sched_entity *se;
3966         long task_delta, dequeue = 1;
3967         bool empty;
3968
3969         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3970
3971         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3972         rcu_read_lock();
3973         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3974         rcu_read_unlock();
3975
3976         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3977         for_each_sched_entity(se) {
3978                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3979                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3980                 if (!se->on_rq)
3981                         break;
3982
3983                 if (dequeue)
3984                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3985                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3986
3987                 if (qcfs_rq->load.weight)
3988                         dequeue = 0;
3989         }
3990
3991         if (!se)
3992                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3993
3994         cfs_rq->throttled = 1;
3995         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3996         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3997         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3998
3999         /*
4000          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4001          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4002          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4003          */
4004         if (cfs_b->distribute_running)
4005                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4006         else
4007                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4008
4009         /*
4010          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4011          * timer is running.
4012          */
4013         if (empty)
4014                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4015
4016         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4017 }
4018
4019 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4020 {
4021         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4022         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4023         struct sched_entity *se;
4024         int enqueue = 1;
4025         long task_delta;
4026
4027         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4028
4029         cfs_rq->throttled = 0;
4030
4031         update_rq_clock(rq);
4032
4033         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4034         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4035         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4036         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4037
4038         /* update hierarchical throttle state */
4039         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4040
4041         if (!cfs_rq->load.weight)
4042                 return;
4043
4044         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4045         for_each_sched_entity(se) {
4046                 if (se->on_rq)
4047                         enqueue = 0;
4048
4049                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4050                 if (enqueue)
4051                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4052                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4053
4054                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4055                         break;
4056         }
4057
4058         if (!se)
4059                 add_nr_running(rq, task_delta);
4060
4061         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4062         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4063                 resched_curr(rq);
4064 }
4065
4066 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4067                 u64 remaining, u64 expires)
4068 {
4069         struct cfs_rq *cfs_rq;
4070         u64 runtime;
4071         u64 starting_runtime = remaining;
4072
4073         rcu_read_lock();
4074         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4075                                 throttled_list) {
4076                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4077
4078                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4079                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4080                         goto next;
4081
4082                 /* By the above check, this should never be true */
4083                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4084
4085                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4086                 if (runtime > remaining)
4087                         runtime = remaining;
4088                 remaining -= runtime;
4089
4090                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4091                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4092
4093                 /* we check whether we're throttled above */
4094                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4095                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4096
4097 next:
4098                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4099
4100                 if (!remaining)
4101                         break;
4102         }
4103         rcu_read_unlock();
4104
4105         return starting_runtime - remaining;
4106 }
4107
4108 /*
4109  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4110  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4111  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4112  * used to track this state.
4113  */
4114 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4115 {
4116         u64 runtime, runtime_expires;
4117         int throttled;
4118
4119         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4120         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4121                 goto out_deactivate;
4122
4123         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4124         cfs_b->nr_periods += overrun;
4125
4126         /*
4127          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4128          * we're going inactive then everything else can be deferred
4129          */
4130         if (cfs_b->idle && !throttled)
4131                 goto out_deactivate;
4132
4133         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4134
4135         if (!throttled) {
4136                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4137                 cfs_b->idle = 1;
4138                 return 0;
4139         }
4140
4141         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4142         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4143
4144         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4145
4146         /*
4147          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4148          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4149          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4150          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4151          * only by limited amounts in that extreme case.
4152          */
4153         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4154                 runtime = cfs_b->runtime;
4155                 cfs_b->distribute_running = 1;
4156                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4157                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4158                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4159                                                  runtime_expires);
4160                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4161
4162                 cfs_b->distribute_running = 0;
4163                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4164
4165                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4166         }
4167
4168         /*
4169          * While we are ensured activity in the period following an
4170          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4171          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4172          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4173          */
4174         cfs_b->idle = 0;
4175
4176         return 0;
4177
4178 out_deactivate:
4179         return 1;
4180 }
4181
4182 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4183 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4184 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4185 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4186 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4187 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4188
4189 /*
4190  * Are we near the end of the current quota period?
4191  *
4192  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4193  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4194  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4195  */
4196 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4197 {
4198         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4199         s64 remaining;
4200
4201         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4202         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4203                 return 1;
4204
4205         /* is a quota refresh about to occur? */
4206         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4207         if (remaining < (s64)min_expire)
4208                 return 1;
4209
4210         return 0;
4211 }
4212
4213 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4214 {
4215         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4216
4217         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4218         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4219                 return;
4220
4221         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4222                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4223                         HRTIMER_MODE_REL);
4224 }
4225
4226 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4227 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4228 {
4229         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4230         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4231
4232         if (slack_runtime <= 0)
4233                 return;
4234
4235         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4236         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4237             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4238                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4239
4240                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4241                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4242                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4243                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4244         }
4245         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4246
4247         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4248         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4249 }
4250
4251 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4252 {
4253         if (!cfs_bandwidth_used())
4254                 return;
4255
4256         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4257                 return;
4258
4259         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4260 }
4261
4262 /*
4263  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4264  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4265  */
4266 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4267 {
4268         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4269         u64 expires;
4270
4271         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4272         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4273         if (cfs_b->distribute_running) {
4274                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4275                 return;
4276         }
4277
4278         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4279                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4280                 return;
4281         }
4282
4283         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4284                 runtime = cfs_b->runtime;
4285
4286         expires = cfs_b->runtime_expires;
4287         if (runtime)
4288                 cfs_b->distribute_running = 1;
4289
4290         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4291
4292         if (!runtime)
4293                 return;
4294
4295         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4296
4297         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4298         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4299                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4300         cfs_b->distribute_running = 0;
4301         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4302 }
4303
4304 /*
4305  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4306  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4307  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4308  */
4309 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4310 {
4311         if (!cfs_bandwidth_used())
4312                 return;
4313
4314         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4315         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4316                 return;
4317
4318         /* ensure the group is not already throttled */
4319         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4320                 return;
4321
4322         /* update runtime allocation */
4323         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4324         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4325                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4326 }
4327
4328 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4329 {
4330         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4331
4332         if (!cfs_bandwidth_used())
4333                 return;
4334
4335         if (!tg->parent)
4336                 return;
4337
4338         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4339         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4340
4341         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4342         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4343 }
4344
4345 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4346 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4347 {
4348         if (!cfs_bandwidth_used())
4349                 return false;
4350
4351         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4352                 return false;
4353
4354         /*
4355          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4356          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4357          */
4358         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4359                 return true;
4360
4361         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4362         return true;
4363 }
4364
4365 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4366 {
4367         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4368                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4369
4370         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4371
4372         return HRTIMER_NORESTART;
4373 }
4374
4375 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4376
4377 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4378 {
4379         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4380                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4381         int overrun;
4382         int idle = 0;
4383         int count = 0;
4384
4385         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4386         for (;;) {
4387                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4388                 if (!overrun)
4389                         break;
4390
4391                 if (++count > 3) {
4392                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4393
4394                         /*
4395                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
4396                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
4397                          * to fail.
4398                          */
4399                         new = old * 2;
4400                         if (new < max_cfs_quota_period) {
4401                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4402                                 cfs_b->quota *= 2;
4403
4404                                 pr_warn_ratelimited(
4405         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4406                                         smp_processor_id(),
4407                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4408                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4409                         } else {
4410                                 pr_warn_ratelimited(
4411         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4412                                         smp_processor_id(),
4413                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
4414                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4415                         }
4416
4417                         /* reset count so we don't come right back in here */
4418                         count = 0;
4419                 }
4420
4421                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4422         }
4423         if (idle)
4424                 cfs_b->period_active = 0;
4425         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4426
4427         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4428 }
4429
4430 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4431 {
4432         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4433         cfs_b->runtime = 0;
4434         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4435         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4436
4437         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4438         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4439         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4440         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4441         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4442         cfs_b->distribute_running = 0;
4443 }
4444
4445 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4446 {
4447         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4448         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4449 }
4450
4451 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4452 {
4453         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4454
4455         if (!cfs_b->period_active) {
4456                 cfs_b->period_active = 1;
4457                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4458                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4459         }
4460 }
4461
4462 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4463 {
4464         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4465         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4466                 return;
4467
4468         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4469         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4470 }
4471
4472 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4473 {
4474         struct cfs_rq *cfs_rq;
4475
4476         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4477                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4478
4479                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4480                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4481                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4482         }
4483 }
4484
4485 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4486 {
4487         struct cfs_rq *cfs_rq;
4488
4489         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4490                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4491                         continue;
4492
4493                 /*
4494                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4495                  * there's some valid quota amount
4496                  */
4497                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4498                 /*
4499                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4500                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4501                  */
4502                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4503
4504                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4505                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4506         }
4507 }
4508
4509 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4510 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4511 {
4512         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4513 }
4514
4515 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4516 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4517 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4518 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4519 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4520
4521 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4522 {
4523         return 0;
4524 }
4525
4526 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4527 {
4528         return 0;
4529 }
4530
4531 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4532                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4533 {
4534         return 0;
4535 }
4536
4537 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4538
4539 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4540 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4541 #endif
4542
4543 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4544 {
4545         return NULL;
4546 }
4547 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4548 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4549 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4550
4551 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4552
4553 /**************************************************
4554  * CFS operations on tasks:
4555  */
4556
4557 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4558 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4559 {
4560         struct sched_entity *se = &p->se;
4561         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4562
4563         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4564
4565         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4566                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4567                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4568                 s64 delta = slice - ran;
4569
4570                 if (delta < 0) {
4571                         if (rq->curr == p)
4572                                 resched_curr(rq);
4573                         return;
4574                 }
4575                 hrtick_start(rq, delta);
4576         }
4577 }
4578
4579 /*
4580  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4581  * current task is from our class and nr_running is low enough
4582  * to matter.
4583  */
4584 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4585 {
4586         struct task_struct *curr = rq->curr;
4587
4588         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4589                 return;
4590
4591         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4592                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4593 }
4594 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4595 static inline void
4596 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4597 {
4598 }
4599
4600 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4601 {
4602 }
4603 #endif
4604
4605 /*
4606  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4607  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4608  * then put the task into the rbtree:
4609  */
4610 static void
4611 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4612 {
4613         struct cfs_rq *cfs_rq;
4614         struct sched_entity *se = &p->se;
4615
4616         /*
4617          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4618          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4619          * passed.
4620          */
4621         if (p->in_iowait)
4622                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4623
4624         for_each_sched_entity(se) {
4625                 if (se->on_rq)
4626                         break;
4627                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4628                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4629
4630                 /*
4631                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4632                  *
4633                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4634                  * post the final h_nr_running increment below.
4635                  */
4636                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4637                         break;
4638                 cfs_rq->h_nr_running++;
4639
4640                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4641         }
4642
4643         for_each_sched_entity(se) {
4644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4645                 cfs_rq->h_nr_running++;
4646
4647                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4648                         break;
4649
4650                 update_load_avg(se, 1);
4651                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4652         }
4653
4654         if (!se)
4655                 add_nr_running(rq, 1);
4656
4657         hrtick_update(rq);
4658 }
4659
4660 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4661
4662 /*
4663  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4664  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4665  * update the fair scheduling stats:
4666  */
4667 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4668 {
4669         struct cfs_rq *cfs_rq;
4670         struct sched_entity *se = &p->se;
4671         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4672
4673         for_each_sched_entity(se) {
4674                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4675                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4676
4677                 /*
4678                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4679                  *
4680                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4681                  * post the final h_nr_running decrement below.
4682                 */
4683                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4684                         break;
4685                 cfs_rq->h_nr_running--;
4686
4687                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4688                 if (cfs_rq->load.weight) {
4689                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4690                         se = parent_entity(se);
4691                         /*
4692                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4693                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4694                          */
4695                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4696                                 set_next_buddy(se);
4697                         break;
4698                 }
4699                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4700         }
4701
4702         for_each_sched_entity(se) {
4703                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4704                 cfs_rq->h_nr_running--;
4705
4706                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4707                         break;
4708
4709                 update_load_avg(se, 1);
4710                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4711         }
4712
4713         if (!se)
4714                 sub_nr_running(rq, 1);
4715
4716         hrtick_update(rq);
4717 }
4718
4719 #ifdef CONFIG_SMP
4720
4721 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4722 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4723 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4724
4725 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4726 /*
4727  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4728  */
4729
4730 /*
4731  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4732  *
4733  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4734  *
4735  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4736  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4737  *
4738  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4739  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4740  *
4741  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4742  *
4743  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4744  *
4745  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4746  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4747  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4748  * fixed_power_int())
4749  *
4750  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4751  */
4752 #define DEGRADE_SHIFT           7
4753
4754 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4755 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4756         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4757         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4758         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4759         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4760         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4761 };
4762
4763 /*
4764  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4765  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4766  * adding any new load.
4767  */
4768 static unsigned long
4769 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4770 {
4771         int j = 0;
4772
4773         if (!missed_updates)
4774                 return load;
4775
4776         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4777                 return 0;
4778
4779         if (idx == 1)
4780                 return load >> missed_updates;
4781
4782         while (missed_updates) {
4783                 if (missed_updates % 2)
4784                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4785
4786                 missed_updates >>= 1;
4787                 j++;
4788         }
4789         return load;
4790 }
4791 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4792
4793 /**
4794  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4795  * @this_rq: The rq to update statistics for
4796  * @this_load: The current load
4797  * @pending_updates: The number of missed updates
4798  *
4799  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4800  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4801  *
4802  * This function computes a decaying average:
4803  *
4804  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4805  *
4806  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4807  * the @pending_updates argument.
4808  *
4809  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4810  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4811  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4812  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4813  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4814  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4815  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4816  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4817  *
4818  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4819  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4820  *
4821  * For regular NOHZ, this reduces to:
4822  *
4823  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4824  *
4825  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4826  * term.
4827  */
4828 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4829                             unsigned long pending_updates)
4830 {
4831         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4832         int i, scale;
4833
4834         this_rq->nr_load_updates++;
4835
4836         /* Update our load: */
4837         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4838         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4839                 unsigned long old_load, new_load;
4840
4841                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4842
4843                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4844 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4845                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4846                 if (tickless_load) {
4847                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4848                         /*
4849                          * old_load can never be a negative value because a
4850                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4851                          * original tickless_load.
4852                          */
4853                         old_load += tickless_load;
4854                 }
4855 #endif
4856                 new_load = this_load;
4857                 /*
4858                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4859                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4860                  * example.
4861                  */
4862                 if (new_load > old_load)
4863                         new_load += scale - 1;
4864
4865                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4866         }
4867
4868         sched_avg_update(this_rq);
4869 }
4870
4871 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4872 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4873 {
4874         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4875 }
4876
4877 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4878 /*
4879  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4880  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4881  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4882  *
4883  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4884  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4885  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4886  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4887  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4888  *
4889  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4890  */
4891
4892 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4893                                  unsigned long curr_jiffies,
4894                                  unsigned long load)
4895 {
4896         unsigned long pending_updates;
4897
4898         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4899         if (pending_updates) {
4900                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4901                 /*
4902                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4903                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4904                  * its weighted load.
4905                  */
4906                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4907         }
4908 }
4909
4910 /*
4911  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4912  * idle balance.
4913  */
4914 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4915 {
4916         /*
4917          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4918          */
4919         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4920                 return;
4921
4922         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4923 }
4924
4925 /*
4926  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4927  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4928  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4929  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4930  */
4931 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4932 {
4933         struct rq *this_rq = this_rq();
4934
4935         /*
4936          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4937          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4938          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4939          */
4940         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4941 }
4942
4943 /*
4944  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4945  */
4946 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4947 {
4948         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4949         struct rq *this_rq = this_rq();
4950         unsigned long load;
4951
4952         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4953                 return;
4954
4955         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4956         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4957         update_rq_clock(this_rq);
4958         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4959         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4960 }
4961 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4962 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4963                                         unsigned long curr_jiffies,
4964                                         unsigned long load) { }
4965 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4966
4967 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4968 {
4969 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4970         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4971         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4972 #endif
4973         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4974 }
4975
4976 /*
4977  * Called from scheduler_tick()
4978  */
4979 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4980 {
4981         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4982
4983         if (tick_nohz_tick_stopped())
4984                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4985         else
4986                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4987 }
4988
4989 /*
4990  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4991  * according to the scheduling class and "nice" value.
4992  *
4993  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4994  * balance conservatively.
4995  */
4996 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4997 {
4998         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4999         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5000
5001         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5002                 return total;
5003
5004         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5005 }
5006
5007 /*
5008  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5009  * according to the scheduling class and "nice" value.
5010  */
5011 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5012 {
5013         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5014         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5015
5016         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5017                 return total;
5018
5019         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5020 }
5021
5022 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5023 {
5024         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5025 }
5026
5027 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5028 {
5029         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5030 }
5031
5032 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5033 {
5034         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5035         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5036         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5037
5038         if (nr_running)
5039                 return load_avg / nr_running;
5040
5041         return 0;
5042 }
5043
5044 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5045 /*
5046  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5047  *
5048  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5049  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5050  * can calculate the shift in shares.
5051  *
5052  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5053  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5054  * total group weight.
5055  *
5056  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5057  * distribution (s_i) using:
5058  *
5059  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5060  *
5061  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5062  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5063  * shares distribution (s_i):
5064  *
5065  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5066  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5067  *
5068  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5069  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5070  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5071  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5072  *
5073  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5074  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5075  *
5076  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5077  *
5078  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5079  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5080  * weight and shares distributions like:
5081  *
5082  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5083  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5084  *
5085  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5086  *
5087  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5088  *
5089  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5090  *
5091  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5092  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5093  * 4/7) times the weight of the group.
5094  */
5095 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5096 {
5097         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5098
5099         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5100                 return wl;
5101
5102         for_each_sched_entity(se) {
5103                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5104                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5105
5106                 tg = cfs_rq->tg;
5107
5108                 /*
5109                  * W = @wg + \Sum rw_j
5110                  */
5111                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5112
5113                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5114                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5115                 W += w;
5116
5117                 /*
5118                  * w = rw_i + @wl
5119                  */
5120                 w += wl;
5121
5122                 /*
5123                  * wl = S * s'_i; see (2)
5124                  */
5125                 if (W > 0 && w < W)
5126                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5127                 else
5128                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5129
5130                 /*
5131                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5132                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5133                  * calc_cfs_shares().
5134                  */
5135                 if (wl < MIN_SHARES)
5136                         wl = MIN_SHARES;
5137
5138                 /*
5139                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5140                  */
5141                 wl -= se->avg.load_avg;
5142
5143                 /*
5144                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5145                  * the final effective load change on the root group. Since
5146                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5147                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5148                  * resulting from this level per the above.
5149                  */
5150                 wg = 0;
5151         }
5152
5153         return wl;
5154 }
5155 #else
5156
5157 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5158 {
5159         return wl;
5160 }
5161
5162 #endif
5163
5164 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5165 {
5166         /*
5167          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5168          * jiffy will not have built up many flips.
5169          */
5170         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5171                 current->wakee_flips >>= 1;
5172                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5173         }
5174
5175         if (current->last_wakee != p) {
5176                 current->last_wakee = p;
5177                 current->wakee_flips++;
5178         }
5179 }
5180
5181 /*
5182  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5183  *
5184  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5185  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5186  *
5187  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5188  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5189  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5190  *
5191  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5192  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5193  *
5194  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5195  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5196  * socket size.
5197  */
5198 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5199 {
5200         unsigned int master = current->wakee_flips;
5201         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5202         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5203
5204         if (master < slave)
5205                 swap(master, slave);
5206         if (slave < factor || master < slave * factor)
5207                 return 0;
5208         return 1;
5209 }
5210
5211 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5212                        int prev_cpu, int sync)
5213 {
5214         s64 this_load, load;
5215         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5216         int idx, this_cpu;
5217         struct task_group *tg;
5218         unsigned long weight;
5219         int balanced;
5220
5221         idx       = sd->wake_idx;
5222         this_cpu  = smp_processor_id();
5223         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5224         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5225
5226         /*
5227          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5228          * effect of the currently running task from the load
5229          * of the current CPU:
5230          */
5231         if (sync) {
5232                 tg = task_group(current);
5233                 weight = current->se.avg.load_avg;
5234
5235                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5236                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5237         }
5238
5239         tg = task_group(p);
5240         weight = p->se.avg.load_avg;
5241
5242         /*
5243          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5244          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5245          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5246          * about that, so that's good too.
5247          *
5248          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5249          * task to be woken on this_cpu.
5250          */
5251         this_eff_load = 100;
5252         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5253
5254         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5255         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5256
5257         if (this_load > 0) {
5258                 this_eff_load *= this_load +
5259                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5260
5261                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5262         }
5263
5264         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5265
5266         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5267
5268         if (!balanced)
5269                 return 0;
5270
5271         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5272         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5273
5274         return 1;
5275 }
5276
5277 /*
5278  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5279  * domain.
5280  */
5281 static struct sched_group *
5282 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5283                   int this_cpu, int sd_flag)
5284 {
5285         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5286         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5287         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5288         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5289
5290         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5291                 load_idx = sd->wake_idx;
5292
5293         do {
5294                 unsigned long load, avg_load;
5295                 int local_group;
5296                 int i;
5297
5298                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5299                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5300                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5301                         continue;
5302
5303                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5304                                                sched_group_cpus(group));
5305
5306                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5307                 avg_load = 0;
5308
5309                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5310                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5311                         if (local_group)
5312                                 load = source_load(i, load_idx);
5313                         else
5314                                 load = target_load(i, load_idx);
5315
5316                         avg_load += load;
5317                 }
5318
5319                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5320                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5321
5322                 if (local_group) {
5323                         this_load = avg_load;
5324                 } else if (avg_load < min_load) {
5325                         min_load = avg_load;
5326                         idlest = group;
5327                 }
5328         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5329
5330         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5331                 return NULL;
5332         return idlest;
5333 }
5334
5335 /*
5336  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5337  */
5338 static int
5339 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5340 {
5341         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5342         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5343         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5344         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5345         int shallowest_idle_cpu = -1;
5346         int i;
5347
5348         /* Check if we have any choice: */
5349         if (group->group_weight == 1)
5350                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5351
5352         /* Traverse only the allowed CPUs */
5353         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5354                 if (idle_cpu(i)) {
5355                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5356                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5357                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5358                                 /*
5359                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5360                                  * has the smallest exit latency irrespective
5361                                  * of any idle timestamp.
5362                                  */
5363                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5364                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5365                                 shallowest_idle_cpu = i;
5366                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5367                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5368                                 /*
5369                                  * If equal or no active idle state, then
5370                                  * the most recently idled CPU might have
5371                                  * a warmer cache.
5372                                  */
5373                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5374                                 shallowest_idle_cpu = i;
5375                         }
5376                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5377                         load = weighted_cpuload(i);
5378                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5379                                 min_load = load;
5380                                 least_loaded_cpu = i;
5381                         }
5382                 }
5383         }
5384
5385         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5386 }
5387
5388 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5389
5390 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5391 {
5392         struct sched_domain_shared *sds;
5393
5394         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5395         if (sds)
5396                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5397 }
5398
5399 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5400 {
5401         struct sched_domain_shared *sds;
5402
5403         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5404         if (sds)
5405                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5406
5407         return def;
5408 }
5409
5410 /*
5411  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5412  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5413  *
5414  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5415  * state should be fairly cheap.
5416  */
5417 void update_idle_core(struct rq *rq)
5418 {
5419         int core = cpu_of(rq);
5420         int cpu;
5421
5422         rcu_read_lock();
5423         if (test_idle_cores(core, true))
5424                 goto unlock;
5425
5426         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5427                 if (cpu == core)
5428                         continue;
5429
5430                 if (!idle_cpu(cpu))
5431                         goto unlock;
5432         }
5433
5434         set_idle_cores(core, 1);
5435 unlock:
5436         rcu_read_unlock();
5437 }
5438
5439 /*
5440  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5441  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5442  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5443  */
5444 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5445 {
5446         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5447         int core, cpu;
5448
5449         if (!test_idle_cores(target, false))
5450                 return -1;
5451
5452         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), tsk_cpus_allowed(p));
5453
5454         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5455                 bool idle = true;
5456
5457                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5458                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5459                         if (!idle_cpu(cpu))
5460                                 idle = false;
5461                 }
5462
5463                 if (idle)
5464                         return core;
5465         }
5466
5467         /*
5468          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5469          */
5470         set_idle_cores(target, 0);
5471
5472         return -1;
5473 }
5474
5475 /*
5476  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5477  */
5478 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5479 {
5480         int cpu;
5481
5482         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5483                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5484                         continue;
5485                 if (idle_cpu(cpu))
5486                         return cpu;
5487         }
5488
5489         return -1;
5490 }
5491
5492 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5493
5494 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5495 {
5496         return -1;
5497 }
5498
5499 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5500 {
5501         return -1;
5502 }
5503
5504 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5505
5506 /*
5507  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5508  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5509  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5510  */
5511 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5512 {
5513         struct sched_domain *this_sd;
5514         u64 avg_cost, avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5515         u64 time, cost;
5516         s64 delta;
5517         int cpu;
5518
5519         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5520         if (!this_sd)
5521                 return -1;
5522
5523         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5524
5525         /*
5526          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5527          * particularly is sensitive here.
5528          */
5529         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && (avg_idle / 512) < avg_cost)
5530                 return -1;
5531
5532         time = local_clock();
5533
5534         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5535                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5536                         continue;
5537                 if (idle_cpu(cpu))
5538                         break;
5539         }
5540
5541         time = local_clock() - time;
5542         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5543         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5544         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5545
5546         return cpu;
5547 }
5548
5549 /*
5550  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5551  */
5552 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5553 {
5554         struct sched_domain *sd;
5555         int i;
5556
5557         if (idle_cpu(target))
5558                 return target;
5559
5560         /*
5561          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5562          */
5563         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5564                 return prev;
5565
5566         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5567         if (!sd)
5568                 return target;
5569
5570         i = select_idle_core(p, sd, target);
5571         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5572                 return i;
5573
5574         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5575         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5576                 return i;
5577
5578         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5579         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5580                 return i;
5581
5582         return target;
5583 }
5584
5585 /*
5586  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5587  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5588  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5589  * CFS task (ie cpu_capacity).
5590  *
5591  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5592  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5593  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5594  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5595  * (arch_scale_freq_capacity()).
5596  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5597  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5598  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5599  *
5600  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5601  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5602  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5603  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5604  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5605  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5606  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5607  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5608  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5609  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5610  */
5611 static int cpu_util(int cpu)
5612 {
5613         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5614         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5615
5616         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5617 }
5618
5619 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5620 {
5621         return p->se.avg.util_avg;
5622 }
5623
5624 /*
5625  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5626  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5627  *
5628  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5629  * BALANCE_WAKE sort things out.
5630  */
5631 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5632 {
5633         long min_cap, max_cap;
5634
5635         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5636         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5637
5638         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5639         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5640                 return 0;
5641
5642         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5643 }
5644
5645 /*
5646  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5647  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5648  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5649  *
5650  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5651  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5652  *
5653  * Returns the target cpu number.
5654  *
5655  * preempt must be disabled.
5656  */
5657 static int
5658 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5659 {
5660         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5661         int cpu = smp_processor_id();
5662         int new_cpu = prev_cpu;
5663         int want_affine = 0;
5664         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5665
5666         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5667                 record_wakee(p);
5668                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5669                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5670         }
5671
5672         rcu_read_lock();
5673         for_each_domain(cpu, tmp) {
5674                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5675                         break;
5676
5677                 /*
5678                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5679                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5680                  */
5681                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5682                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5683                         affine_sd = tmp;
5684                         break;
5685                 }
5686
5687                 if (tmp->flags & sd_flag)
5688                         sd = tmp;
5689                 else if (!want_affine)
5690                         break;
5691         }
5692
5693         if (affine_sd) {
5694                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5695                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5696                         new_cpu = cpu;
5697         }
5698
5699         if (!sd) {
5700                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5701                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5702
5703         } else while (sd) {
5704                 struct sched_group *group;
5705                 int weight;
5706
5707                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5708                         sd = sd->child;
5709                         continue;
5710                 }
5711
5712                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5713                 if (!group) {
5714                         sd = sd->child;
5715                         continue;
5716                 }
5717
5718                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5719                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5720                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5721                         sd = sd->child;
5722                         continue;
5723                 }
5724
5725                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5726                 cpu = new_cpu;
5727                 weight = sd->span_weight;
5728                 sd = NULL;
5729                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5730                         if (weight <= tmp->span_weight)
5731                                 break;
5732                         if (tmp->flags & sd_flag)
5733                                 sd = tmp;
5734                 }
5735                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5736         }
5737         rcu_read_unlock();
5738
5739         return new_cpu;
5740 }
5741
5742 /*
5743  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5744  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5745  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5746  */
5747 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5748 {
5749         /*
5750          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5751          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5752          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5753          * the task on the new runqueue.
5754          */
5755         if (p->state == TASK_WAKING) {
5756                 struct sched_entity *se = &p->se;
5757                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5758                 u64 min_vruntime;
5759
5760 #ifndef CONFIG_64BIT
5761                 u64 min_vruntime_copy;
5762
5763                 do {
5764                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5765                         smp_rmb();
5766                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5767                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5768 #else
5769                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5770 #endif
5771
5772                 se->vruntime -= min_vruntime;
5773         }
5774
5775         /*
5776          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5777          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5778          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5779          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5780          * load sounds not bad.
5781          */
5782         remove_entity_load_avg(&p->se);
5783
5784         /* Tell new CPU we are migrated */
5785         p->se.avg.last_update_time = 0;
5786
5787         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5788         p->se.exec_start = 0;
5789 }
5790
5791 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5792 {
5793         remove_entity_load_avg(&p->se);
5794 }
5795 #endif /* CONFIG_SMP */
5796
5797 static unsigned long
5798 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5799 {
5800         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5801
5802         /*
5803          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5804          * to virtual-time in his units.
5805          *
5806          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5807          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5808          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5809          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5810          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5811          *
5812          * This is especially important for buddies when the leftmost
5813          * task is higher priority than the buddy.
5814          */
5815         return calc_delta_fair(gran, se);
5816 }
5817
5818 /*
5819  * Should 'se' preempt 'curr'.
5820  *
5821  *             |s1
5822  *        |s2
5823  *   |s3
5824  *         g
5825  *      |<--->|c
5826  *
5827  *  w(c, s1) = -1
5828  *  w(c, s2) =  0
5829  *  w(c, s3) =  1
5830  *
5831  */
5832 static int
5833 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5834 {
5835         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5836
5837         if (vdiff <= 0)
5838                 return -1;
5839
5840         gran = wakeup_gran(curr, se);
5841         if (vdiff > gran)
5842                 return 1;
5843
5844         return 0;
5845 }
5846
5847 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5848 {
5849         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5850                 return;
5851
5852         for_each_sched_entity(se)
5853                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5854 }
5855
5856 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5857 {
5858         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5859                 return;
5860
5861         for_each_sched_entity(se)
5862                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5863 }
5864
5865 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5866 {
5867         for_each_sched_entity(se)
5868                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5869 }
5870
5871 /*
5872  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5873  */
5874 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5875 {
5876         struct task_struct *curr = rq->curr;
5877         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5878         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5879         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5880         int next_buddy_marked = 0;
5881
5882         if (unlikely(se == pse))
5883                 return;
5884
5885         /*
5886          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5887          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5888          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5889          * next-buddy nomination below.
5890          */
5891         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5892                 return;
5893
5894         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5895                 set_next_buddy(pse);
5896                 next_buddy_marked = 1;
5897         }
5898
5899         /*
5900          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5901          * wake up path.
5902          *
5903          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5904          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5905          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5906          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5907          * below.
5908          */
5909         if (test_tsk_need_resched(curr))
5910                 return;
5911
5912         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5913         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5914             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5915                 goto preempt;
5916
5917         /*
5918          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5919          * is driven by the tick):
5920          */
5921         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5922                 return;
5923
5924         find_matching_se(&se, &pse);
5925         update_curr(cfs_rq_of(se));
5926         BUG_ON(!pse);
5927         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5928                 /*
5929                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5930                  * triggering this preemption.
5931                  */
5932                 if (!next_buddy_marked)
5933                         set_next_buddy(pse);
5934                 goto preempt;
5935         }
5936
5937         return;
5938
5939 preempt:
5940         resched_curr(rq);
5941         /*
5942          * Only set the backward buddy when the current task is still
5943          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5944          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5945          * point, either of which can * drop the rq lock.
5946          *
5947          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5948          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5949          */
5950         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5951                 return;
5952
5953         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5954                 set_last_buddy(se);
5955 }
5956
5957 static struct task_struct *
5958 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5959 {
5960         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5961         struct sched_entity *se;
5962         struct task_struct *p;
5963         int new_tasks;
5964
5965 again:
5966 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5967         if (!cfs_rq->nr_running)
5968                 goto idle;
5969
5970         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5971                 goto simple;
5972
5973         /*
5974          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5975          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5976          *
5977          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5978          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5979          */
5980
5981         do {
5982                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5983
5984                 /*
5985                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5986                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5987                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5988                  * forget we've ever seen it.
5989                  */
5990                 if (curr) {
5991                         if (curr->on_rq)
5992                                 update_curr(cfs_rq);
5993                         else
5994                                 curr = NULL;
5995
5996                         /*
5997                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5998                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5999                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6000                          * be correct.
6001                          */
6002                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6003                                 goto simple;
6004                 }
6005
6006                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6007                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6008         } while (cfs_rq);
6009
6010         p = task_of(se);
6011
6012         /*
6013          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6014          * is a different task than we started out with, try and touch the
6015          * least amount of cfs_rqs.
6016          */
6017         if (prev != p) {
6018                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6019
6020                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6021                         int se_depth = se->depth;
6022                         int pse_depth = pse->depth;
6023
6024                         if (se_depth <= pse_depth) {
6025                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6026                                 pse = parent_entity(pse);
6027                         }
6028                         if (se_depth >= pse_depth) {
6029                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6030                                 se = parent_entity(se);
6031                         }
6032                 }
6033
6034                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6035                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6036         }
6037
6038         if (hrtick_enabled(rq))
6039                 hrtick_start_fair(rq, p);
6040
6041         return p;
6042 simple:
6043         cfs_rq = &rq->cfs;
6044 #endif
6045
6046         if (!cfs_rq->nr_running)
6047                 goto idle;
6048
6049         put_prev_task(rq, prev);
6050
6051         do {
6052                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6053                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6054                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6055         } while (cfs_rq);
6056
6057         p = task_of(se);
6058
6059         if (hrtick_enabled(rq))
6060                 hrtick_start_fair(rq, p);
6061
6062         return p;
6063
6064 idle:
6065         /*
6066          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6067          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6068          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6069          * re-start the picking loop.
6070          */
6071         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
6072         new_tasks = idle_balance(rq);
6073         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
6074         /*
6075          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6076          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6077          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6078          */
6079         if (new_tasks < 0)
6080                 return RETRY_TASK;
6081
6082         if (new_tasks > 0)
6083                 goto again;
6084
6085         return NULL;
6086 }
6087
6088 /*
6089  * Account for a descheduled task:
6090  */
6091 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6092 {
6093         struct sched_entity *se = &prev->se;
6094         struct cfs_rq *cfs_rq;
6095
6096         for_each_sched_entity(se) {
6097                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6098                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6099         }
6100 }
6101
6102 /*
6103  * sched_yield() is very simple
6104  *
6105  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6106  */
6107 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6108 {
6109         struct task_struct *curr = rq->curr;
6110         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6111         struct sched_entity *se = &curr->se;
6112
6113         /*
6114          * Are we the only task in the tree?
6115          */
6116         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6117                 return;
6118
6119         clear_buddies(cfs_rq, se);
6120
6121         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6122                 update_rq_clock(rq);
6123                 /*
6124                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6125                  */
6126                 update_curr(cfs_rq);
6127                 /*
6128                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6129                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6130                  * and double the fastpath cost.
6131                  */
6132                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6133         }
6134
6135         set_skip_buddy(se);
6136 }
6137
6138 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6139 {
6140         struct sched_entity *se = &p->se;
6141
6142         /* throttled hierarchies are not runnable */
6143         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6144                 return false;
6145
6146         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6147         set_next_buddy(se);
6148
6149         yield_task_fair(rq);
6150
6151         return true;
6152 }
6153
6154 #ifdef CONFIG_SMP
6155 /**************************************************
6156  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6157  *
6158  * BASICS
6159  *
6160  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6161  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6162  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6163  *
6164  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6165  *
6166  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6167  * W_i,0 is defined as:
6168  *
6169  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6170  *
6171  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6172  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6173  *
6174  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6175  * weight:
6176  *
6177  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6178  *
6179  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6180  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6181  * can also include other factors [XXX].
6182  *
6183  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6184  * directly from (1):
6185  *
6186  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6187  *
6188  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6189  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6190  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6191  *
6192  * [XXX expand on:
6193  *     - infeasible weights;
6194  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6195  *
6196  *
6197  * SCHED DOMAINS
6198  *
6199  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6200  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6201  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6202  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6203  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6204  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6205  * the groups.
6206  *
6207  * This yields:
6208  *
6209  *     log_2 n     1     n
6210  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6211  *     i = 0      2^i   2^i
6212  *                               `- size of each group
6213  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6214  *         |         `- freq
6215  *         `- sum over all levels
6216  *
6217  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6218  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6219  *
6220  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6221  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6222  *
6223  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6224  *
6225  *             log_2 n
6226  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6227  *             k = 0
6228  *
6229  * And you'll find that:
6230  *
6231  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6232  *
6233  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6234  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6235  * of:
6236  *
6237  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6238  *
6239  *
6240  * WORK CONSERVING
6241  *
6242  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6243  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6244  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6245  *
6246  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6247  * time.
6248  *
6249  * [XXX more?]
6250  *
6251  *
6252  * CGROUPS
6253  *
6254  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6255  *
6256  *                                s_k,i
6257  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6258  *                                 S_k
6259  *
6260  * Where
6261  *
6262  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6263  *
6264  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6265  *
6266  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6267  * property.
6268  *
6269  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6270  *      rewrite all of this once again.]
6271  */
6272
6273 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6274
6275 enum fbq_type { regular, remote, all };
6276
6277 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6278 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6279 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6280 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6281
6282 struct lb_env {
6283         struct sched_domain     *sd;
6284
6285         struct rq               *src_rq;
6286         int                     src_cpu;
6287
6288         int                     dst_cpu;
6289         struct rq               *dst_rq;
6290
6291         struct cpumask          *dst_grpmask;
6292         int                     new_dst_cpu;
6293         enum cpu_idle_type      idle;
6294         long                    imbalance;
6295         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6296         struct cpumask          *cpus;
6297
6298         unsigned int            flags;
6299
6300         unsigned int            loop;
6301         unsigned int            loop_break;
6302         unsigned int            loop_max;
6303
6304         enum fbq_type           fbq_type;
6305         struct list_head        tasks;
6306 };
6307
6308 /*
6309  * Is this task likely cache-hot:
6310  */
6311 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6312 {
6313         s64 delta;
6314
6315         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6316
6317         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6318                 return 0;
6319
6320         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6321                 return 0;
6322
6323         /*
6324          * Buddy candidates are cache hot:
6325          */
6326         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6327                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6328                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6329                 return 1;
6330
6331         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6332                 return 1;
6333         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6334                 return 0;
6335
6336         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6337
6338         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6339 }
6340
6341 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6342 /*
6343  * Returns 1, if task migration degrades locality
6344  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6345  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6346  */
6347 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6348 {
6349         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6350         unsigned long src_faults, dst_faults;
6351         int src_nid, dst_nid;
6352
6353         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6354                 return -1;
6355
6356         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6357                 return -1;
6358
6359         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6360         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6361
6362         if (src_nid == dst_nid)
6363                 return -1;
6364
6365         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6366         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6367                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6368                         return 1;
6369                 else
6370                         return -1;
6371         }
6372
6373         /* Encourage migration to the preferred node. */
6374         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6375                 return 0;
6376
6377         if (numa_group) {
6378                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6379                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6380         } else {
6381                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6382                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6383         }
6384
6385         return dst_faults < src_faults;
6386 }
6387
6388 #else
6389 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6390                                              struct lb_env *env)
6391 {
6392         return -1;
6393 }
6394 #endif
6395
6396 /*
6397  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6398  */
6399 static
6400 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6401 {
6402         int tsk_cache_hot;
6403
6404         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6405
6406         /*
6407          * We do not migrate tasks that are:
6408          * 1) throttled_lb_pair, or
6409          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6410          * 3) running (obviously), or
6411          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6412          */
6413         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6414                 return 0;
6415
6416         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6417                 int cpu;
6418
6419                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6420
6421                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6422
6423                 /*
6424                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6425                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6426                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6427                  *
6428                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6429                  * one in current iteration.
6430                  */
6431                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6432                         return 0;
6433
6434                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6435                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6436                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6437                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6438                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6439                                 break;
6440                         }
6441                 }
6442
6443                 return 0;
6444         }
6445
6446         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6447         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6448
6449         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6450                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6451                 return 0;
6452         }
6453
6454         /*
6455          * Aggressive migration if:
6456          * 1) destination numa is preferred
6457          * 2) task is cache cold, or
6458          * 3) too many balance attempts have failed.
6459          */
6460         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6461         if (tsk_cache_hot == -1)
6462                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6463
6464         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6465             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6466                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6467                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6468                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6469                 }
6470                 return 1;
6471         }
6472
6473         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6474         return 0;
6475 }
6476
6477 /*
6478  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6479  */
6480 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6481 {
6482         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6483
6484         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6485         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6486         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6487 }
6488
6489 /*
6490  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6491  * part of active balancing operations within "domain".
6492  *
6493  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6494  */
6495 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6496 {
6497         struct task_struct *p, *n;
6498
6499         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6500
6501         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6502                 if (!can_migrate_task(p, env))
6503                         continue;
6504
6505                 detach_task(p, env);
6506
6507                 /*
6508                  * Right now, this is only the second place where
6509                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6510                  * so we can safely collect stats here rather than
6511                  * inside detach_tasks().
6512                  */
6513                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6514                 return p;
6515         }
6516         return NULL;
6517 }
6518
6519 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6520
6521 /*
6522  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6523  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6524  *
6525  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6526  */
6527 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6528 {
6529         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6530         struct task_struct *p;
6531         unsigned long load;
6532         int detached = 0;
6533
6534         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6535
6536         if (env->imbalance <= 0)
6537                 return 0;
6538
6539         while (!list_empty(tasks)) {
6540                 /*
6541                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6542                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6543                  */
6544                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6545                         break;
6546
6547                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6548
6549                 env->loop++;
6550                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6551                 if (env->loop > env->loop_max)
6552                         break;
6553
6554                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6555                 if (env->loop > env->loop_break) {
6556                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6557                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6558                         break;
6559                 }
6560
6561                 if (!can_migrate_task(p, env))
6562                         goto next;
6563
6564                 /*
6565                  * Depending of the number of CPUs and tasks and the
6566                  * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
6567                  * value. Make sure that env->imbalance decreases
6568                  * otherwise detach_tasks() will stop only after
6569                  * detaching up to loop_max tasks.
6570                  */
6571                 load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
6572
6573
6574                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6575                         goto next;
6576
6577                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6578                         goto next;
6579
6580                 detach_task(p, env);
6581                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6582
6583                 detached++;
6584                 env->imbalance -= load;
6585
6586 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6587                 /*
6588                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6589                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6590                  * the critical section.
6591                  */
6592                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6593                         break;
6594 #endif
6595
6596                 /*
6597                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6598                  * weighted load.
6599                  */
6600                 if (env->imbalance <= 0)
6601                         break;
6602
6603                 continue;
6604 next:
6605                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6606         }
6607
6608         /*
6609          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6610          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6611          * than inside detach_one_task().
6612          */
6613         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6614
6615         return detached;
6616 }
6617
6618 /*
6619  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6620  */
6621 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6622 {
6623         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6624
6625         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6626         activate_task(rq, p, 0);
6627         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6628         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6629 }
6630
6631 /*
6632  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6633  * its new rq.
6634  */
6635 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6636 {
6637         raw_spin_lock(&rq->lock);
6638         attach_task(rq, p);
6639         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6640 }
6641
6642 /*
6643  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6644  * new rq.
6645  */
6646 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6647 {
6648         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6649         struct task_struct *p;
6650
6651         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6652
6653         while (!list_empty(tasks)) {
6654                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6655                 list_del_init(&p->se.group_node);
6656
6657                 attach_task(env->dst_rq, p);
6658         }
6659
6660         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6661 }
6662
6663 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6664 static void update_blocked_averages(int cpu)
6665 {
6666         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6667         struct cfs_rq *cfs_rq;
6668         unsigned long flags;
6669
6670         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6671         update_rq_clock(rq);
6672
6673         /*
6674          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6675          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6676          */
6677         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6678                 /* throttled entities do not contribute to load */
6679                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6680                         continue;
6681
6682                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6683                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6684         }
6685         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6686 }
6687
6688 /*
6689  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6690  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6691  * group is a fraction of its parents load.
6692  */
6693 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6694 {
6695         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6696         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6697         unsigned long now = jiffies;
6698         unsigned long load;
6699
6700         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6701                 return;
6702
6703         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
6704         for_each_sched_entity(se) {
6705                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6706                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
6707                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6708                         break;
6709         }
6710
6711         if (!se) {
6712                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6713                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6714         }
6715
6716         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
6717                 load = cfs_rq->h_load;
6718                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6719                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6720                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6721                 cfs_rq->h_load = load;
6722                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6723         }
6724 }
6725
6726 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6727 {
6728         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6729
6730         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6731         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6732                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6733 }
6734 #else
6735 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6736 {
6737         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6738         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6739         unsigned long flags;
6740
6741         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6742         update_rq_clock(rq);
6743         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6744         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6745 }
6746
6747 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6748 {
6749         return p->se.avg.load_avg;
6750 }
6751 #endif
6752
6753 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6754
6755 enum group_type {
6756         group_other = 0,
6757         group_imbalanced,
6758         group_overloaded,
6759 };
6760
6761 /*
6762  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6763  */
6764 struct sg_lb_stats {
6765         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6766         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6767         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6768         unsigned long load_per_task;
6769         unsigned long group_capacity;
6770         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6771         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6772         unsigned int idle_cpus;
6773         unsigned int group_weight;
6774         enum group_type group_type;
6775         int group_no_capacity;
6776 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6777         unsigned int nr_numa_running;
6778         unsigned int nr_preferred_running;
6779 #endif
6780 };
6781
6782 /*
6783  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6784  *               during load balancing.
6785  */
6786 struct sd_lb_stats {
6787         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6788         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6789         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6790         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6791         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6792
6793         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6794         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6795 };
6796
6797 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6798 {
6799         /*
6800          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6801          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6802          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6803          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6804          */
6805         *sds = (struct sd_lb_stats){
6806                 .busiest = NULL,
6807                 .local = NULL,
6808                 .total_load = 0UL,
6809                 .total_capacity = 0UL,
6810                 .busiest_stat = {
6811                         .avg_load = 0UL,
6812                         .sum_nr_running = 0,
6813                         .group_type = group_other,
6814                 },
6815         };
6816 }
6817
6818 /**
6819  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6820  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6821  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6822  *
6823  * Return: The load index.
6824  */
6825 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6826                                         enum cpu_idle_type idle)
6827 {
6828         int load_idx;
6829
6830         switch (idle) {
6831         case CPU_NOT_IDLE:
6832                 load_idx = sd->busy_idx;
6833                 break;
6834
6835         case CPU_NEWLY_IDLE:
6836                 load_idx = sd->newidle_idx;
6837                 break;
6838         default:
6839                 load_idx = sd->idle_idx;
6840                 break;
6841         }
6842
6843         return load_idx;
6844 }
6845
6846 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6847 {
6848         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6849         u64 total, used, age_stamp, avg;
6850         s64 delta;
6851
6852         /*
6853          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6854          * we read them once before doing sanity checks on them.
6855          */
6856         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6857         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6858         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6859
6860         if (unlikely(delta < 0))
6861                 delta = 0;
6862
6863         total = sched_avg_period() + delta;
6864
6865         used = div_u64(avg, total);
6866
6867         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6868                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6869
6870         return 1;
6871 }
6872
6873 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6874 {
6875         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6876         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6877
6878         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6879
6880         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6881         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6882
6883         if (!capacity)
6884                 capacity = 1;
6885
6886         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6887         sdg->sgc->capacity = capacity;
6888 }
6889
6890 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6891 {
6892         struct sched_domain *child = sd->child;
6893         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6894         unsigned long capacity;
6895         unsigned long interval;
6896
6897         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6898         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6899         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6900
6901         if (!child) {
6902                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6903                 return;
6904         }
6905
6906         capacity = 0;
6907
6908         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6909                 /*
6910                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6911                  * span the current group.
6912                  */
6913
6914                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6915                         struct sched_group_capacity *sgc;
6916                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6917
6918                         /*
6919                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6920                          * gets here before we've attached the domains to the
6921                          * runqueues.
6922                          *
6923                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6924                          * in update_cpu_capacity().
6925                          *
6926                          * This avoids capacity from being 0 and
6927                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6928                          */
6929                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6930                                 capacity += capacity_of(cpu);
6931                                 continue;
6932                         }
6933
6934                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6935                         capacity += sgc->capacity;
6936                 }
6937         } else  {
6938                 /*
6939                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6940                  * span the current group.
6941                  */
6942
6943                 group = child->groups;
6944                 do {
6945                         capacity += group->sgc->capacity;
6946                         group = group->next;
6947                 } while (group != child->groups);
6948         }
6949
6950         sdg->sgc->capacity = capacity;
6951 }
6952
6953 /*
6954  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6955  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6956  * Return true is the capacity is reduced
6957  */
6958 static inline int
6959 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6960 {
6961         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6962                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6963 }
6964
6965 /*
6966  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6967  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6968  *
6969  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6970  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6971  * Something like:
6972  *
6973  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6974  *              *     * * *
6975  *
6976  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6977  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6978  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6979  *
6980  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6981  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6982  * moving tasks due to affinity constraints.
6983  *
6984  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6985  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6986  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6987  * to create an effective group imbalance.
6988  *
6989  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6990  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6991  * subtle and fragile situation.
6992  */
6993
6994 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6995 {
6996         return group->sgc->imbalance;
6997 }
6998
6999 /*
7000  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7001  * be used by some tasks.
7002  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7003  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7004  * available capacity for CFS tasks.
7005  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7006  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7007  * capacity in meaningful for the load balancer.
7008  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7009  * any benefit for the load balance.
7010  */
7011 static inline bool
7012 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7013 {
7014         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7015                 return true;
7016
7017         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7018                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7019                 return true;
7020
7021         return false;
7022 }
7023
7024 /*
7025  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7026  *  handle.
7027  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7028  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7029  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7030  *  false.
7031  */
7032 static inline bool
7033 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7034 {
7035         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7036                 return false;
7037
7038         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7039                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7040                 return true;
7041
7042         return false;
7043 }
7044
7045 static inline enum
7046 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7047                           struct sg_lb_stats *sgs)
7048 {
7049         if (sgs->group_no_capacity)
7050                 return group_overloaded;
7051
7052         if (sg_imbalanced(group))
7053                 return group_imbalanced;
7054
7055         return group_other;
7056 }
7057
7058 /**
7059  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7060  * @env: The load balancing environment.
7061  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7062  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7063  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7064  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7065  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7066  */
7067 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7068                         struct sched_group *group, int load_idx,
7069                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7070                         bool *overload)
7071 {
7072         unsigned long load;
7073         int i, nr_running;
7074
7075         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7076
7077         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7078                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7079
7080                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7081                 if (local_group)
7082                         load = target_load(i, load_idx);
7083                 else
7084                         load = source_load(i, load_idx);
7085
7086                 sgs->group_load += load;
7087                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7088                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7089
7090                 nr_running = rq->nr_running;
7091                 if (nr_running > 1)
7092                         *overload = true;
7093
7094 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7095                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7096                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7097 #endif
7098                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7099                 /*
7100                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7101                  */
7102                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7103                         sgs->idle_cpus++;
7104         }
7105
7106         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7107         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7108         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7109
7110         if (sgs->sum_nr_running)
7111                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7112
7113         sgs->group_weight = group->group_weight;
7114
7115         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7116         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7117 }
7118
7119 /**
7120  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7121  * @env: The load balancing environment.
7122  * @sds: sched_domain statistics
7123  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7124  * @sgs: sched_group statistics
7125  *
7126  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7127  * busiest group.
7128  *
7129  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7130  * busiest group. %false otherwise.
7131  */
7132 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7133                                    struct sd_lb_stats *sds,
7134                                    struct sched_group *sg,
7135                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7136 {
7137         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7138
7139         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7140                 return true;
7141
7142         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7143                 return false;
7144
7145         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7146                 return false;
7147
7148         /* This is the busiest node in its class. */
7149         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7150                 return true;
7151
7152         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7153         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7154                 return true;
7155         /*
7156          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7157          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7158          * higher than ourself as busy.
7159          */
7160         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7161                 if (!sds->busiest)
7162                         return true;
7163
7164                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
7165                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
7166                         return true;
7167         }
7168
7169         return false;
7170 }
7171
7172 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7173 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7174 {
7175         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7176                 return regular;
7177         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7178                 return remote;
7179         return all;
7180 }
7181
7182 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7183 {
7184         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7185                 return regular;
7186         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7187                 return remote;
7188         return all;
7189 }
7190 #else
7191 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7192 {
7193         return all;
7194 }
7195
7196 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7197 {
7198         return regular;
7199 }
7200 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7201
7202 /**
7203  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7204  * @env: The load balancing environment.
7205  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7206  */
7207 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7208 {
7209         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7210         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7211         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7212         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7213         bool overload = false;
7214
7215         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7216                 prefer_sibling = 1;
7217
7218         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7219
7220         do {
7221                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7222                 int local_group;
7223
7224                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7225                 if (local_group) {
7226                         sds->local = sg;
7227                         sgs = &sds->local_stat;
7228
7229                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7230                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7231                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7232                 }
7233
7234                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7235                                                 &overload);
7236
7237                 if (local_group)
7238                         goto next_group;
7239
7240                 /*
7241                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7242                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7243                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7244                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7245                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7246                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7247                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7248                  * the tasks on the system).
7249                  */
7250                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7251                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7252                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7253                         sgs->group_no_capacity = 1;
7254                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7255                 }
7256
7257                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7258                         sds->busiest = sg;
7259                         sds->busiest_stat = *sgs;
7260                 }
7261
7262 next_group:
7263                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7264                 sds->total_load += sgs->group_load;
7265                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7266
7267                 sg = sg->next;
7268         } while (sg != env->sd->groups);
7269
7270         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7271                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7272
7273         if (!env->sd->parent) {
7274                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7275                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7276                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7277         }
7278
7279 }
7280
7281 /**
7282  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7283  *                      sched doman.
7284  *
7285  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7286  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7287  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7288  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7289  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7290  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7291  *
7292  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7293  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7294  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7295  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7296  * number.
7297  *
7298  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7299  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7300  *
7301  * @env: The load balancing environment.
7302  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7303  */
7304 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7305 {
7306         int busiest_cpu;
7307
7308         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7309                 return 0;
7310
7311         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7312                 return 0;
7313
7314         if (!sds->busiest)
7315                 return 0;
7316
7317         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7318         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7319                 return 0;
7320
7321         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7322                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7323                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7324
7325         return 1;
7326 }
7327
7328 /**
7329  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7330  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7331  *                      load balancing.
7332  * @env: The load balancing environment.
7333  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7334  */
7335 static inline
7336 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7337 {
7338         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7339         unsigned int imbn = 2;
7340         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7341         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7342
7343         local = &sds->local_stat;
7344         busiest = &sds->busiest_stat;
7345
7346         if (!local->sum_nr_running)
7347                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7348         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7349                 imbn = 1;
7350
7351         scaled_busy_load_per_task =
7352                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7353                 busiest->group_capacity;
7354
7355         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7356             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7357                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7358                 return;
7359         }
7360
7361         /*
7362          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7363          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7364          * moving them.
7365          */
7366
7367         capa_now += busiest->group_capacity *
7368                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7369         capa_now += local->group_capacity *
7370                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7371         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7372
7373         /* Amount of load we'd subtract */
7374         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7375                 capa_move += busiest->group_capacity *
7376                             min(busiest->load_per_task,
7377                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7378         }
7379
7380         /* Amount of load we'd add */
7381         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7382             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7383                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7384                       local->group_capacity;
7385         } else {
7386                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7387                       local->group_capacity;
7388         }
7389         capa_move += local->group_capacity *
7390                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7391         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7392
7393         /* Move if we gain throughput */
7394         if (capa_move > capa_now)
7395                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7396 }
7397
7398 /**
7399  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7400  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7401  * @env: load balance environment
7402  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7403  */
7404 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7405 {
7406         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7407         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7408
7409         local = &sds->local_stat;
7410         busiest = &sds->busiest_stat;
7411
7412         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7413                 /*
7414                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7415                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7416                  */
7417                 busiest->load_per_task =
7418                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7419         }
7420
7421         /*
7422          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7423          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7424          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7425          * skipped when updating the busiest sg:
7426          */
7427         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7428             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7429                 env->imbalance = 0;
7430                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7431         }
7432
7433         /*
7434          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7435          */
7436         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7437             local->group_type   == group_overloaded) {
7438                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7439                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7440                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7441                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7442                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7443                 } else
7444                         load_above_capacity = ~0UL;
7445         }
7446
7447         /*
7448          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7449          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7450          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7451          * we also don't want to reduce the group load below the group
7452          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7453          */
7454         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7455
7456         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7457         env->imbalance = min(
7458                 max_pull * busiest->group_capacity,
7459                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7460         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7461
7462         /*
7463          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7464          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7465          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7466          * moved
7467          */
7468         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7469                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7470 }
7471
7472 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7473
7474 /**
7475  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7476  * if there is an imbalance.
7477  *
7478  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7479  * to restore balance.
7480  *
7481  * @env: The load balancing environment.
7482  *
7483  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7484  */
7485 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7486 {
7487         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7488         struct sd_lb_stats sds;
7489
7490         init_sd_lb_stats(&sds);
7491
7492         /*
7493          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7494          * this level.
7495          */
7496         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7497         local = &sds.local_stat;
7498         busiest = &sds.busiest_stat;
7499
7500         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7501         if (check_asym_packing(env, &sds))
7502                 return sds.busiest;
7503
7504         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7505         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7506                 goto out_balanced;
7507
7508         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7509                                                 / sds.total_capacity;
7510
7511         /*
7512          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7513          * work because they assume all things are equal, which typically
7514          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7515          */
7516         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7517                 goto force_balance;
7518
7519         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7520         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7521             busiest->group_no_capacity)
7522                 goto force_balance;
7523
7524         /*
7525          * If the local group is busier than the selected busiest group
7526          * don't try and pull any tasks.
7527          */
7528         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7529                 goto out_balanced;
7530
7531         /*
7532          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7533          * average load.
7534          */
7535         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7536                 goto out_balanced;
7537
7538         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7539                 /*
7540                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7541                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7542                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7543                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7544                  * might end up to just move the imbalance on another group
7545                  */
7546                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7547                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7548                         goto out_balanced;
7549         } else {
7550                 /*
7551                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7552                  * imbalance_pct to be conservative.
7553                  */
7554                 if (100 * busiest->avg_load <=
7555                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7556                         goto out_balanced;
7557         }
7558
7559 force_balance:
7560         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7561         calculate_imbalance(env, &sds);
7562         return sds.busiest;
7563
7564 out_balanced:
7565         env->imbalance = 0;
7566         return NULL;
7567 }
7568
7569 /*
7570  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7571  */
7572 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7573                                      struct sched_group *group)
7574 {
7575         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7576         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7577         int i;
7578
7579         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7580                 unsigned long capacity, wl;
7581                 enum fbq_type rt;
7582
7583                 rq = cpu_rq(i);
7584                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7585
7586                 /*
7587                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7588                  *  - regular: there are !numa tasks
7589                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7590                  *  - all:     there is no distinction
7591                  *
7592                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7593                  * ignore those when there's better options.
7594                  *
7595                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7596                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7597                  * queue by moving tasks around inside the node.
7598                  *
7599                  * If we cannot move enough load due to this classification
7600                  * the next pass will adjust the group classification and
7601                  * allow migration of more tasks.
7602                  *
7603                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7604                  */
7605                 if (rt > env->fbq_type)
7606                         continue;
7607
7608                 capacity = capacity_of(i);
7609
7610                 wl = weighted_cpuload(i);
7611
7612                 /*
7613                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7614                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7615                  */
7616
7617                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7618                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7619                         continue;
7620
7621                 /*
7622                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7623                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7624                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7625                  * potentially running at a lower capacity.
7626                  *
7627                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7628                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7629                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7630                  * our previous maximum.
7631                  */
7632                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7633                         busiest_load = wl;
7634                         busiest_capacity = capacity;
7635                         busiest = rq;
7636                 }
7637         }
7638
7639         return busiest;
7640 }
7641
7642 /*
7643  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7644  * so long as it is large enough.
7645  */
7646 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7647
7648 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7649 {
7650         struct sched_domain *sd = env->sd;
7651
7652         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7653
7654                 /*
7655                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7656                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7657                  * lowest numbered CPUs.
7658                  */
7659                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7660                         return 1;
7661         }
7662
7663         /*
7664          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7665          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7666          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7667          * available on dst_cpu.
7668          */
7669         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7670             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7671                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7672                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7673                         return 1;
7674         }
7675
7676         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7677 }
7678
7679 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7680
7681 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7682 {
7683         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7684         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7685         int cpu, balance_cpu = -1;
7686
7687         /*
7688          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7689          * to do the newly idle load balance.
7690          */
7691         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7692                 return 1;
7693
7694         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7695         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7696         /* Try to find first idle cpu */
7697         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7698                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7699                         continue;
7700
7701                 balance_cpu = cpu;
7702                 break;
7703         }
7704
7705         if (balance_cpu == -1)
7706                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7707
7708         /*
7709          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7710          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7711          */
7712         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7713 }
7714
7715 /*
7716  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7717  * tasks if there is an imbalance.
7718  */
7719 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7720                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7721                         int *continue_balancing)
7722 {
7723         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7724         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7725         struct sched_group *group;
7726         struct rq *busiest;
7727         unsigned long flags;
7728         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7729
7730         struct lb_env env = {
7731                 .sd             = sd,
7732                 .dst_cpu        = this_cpu,
7733                 .dst_rq         = this_rq,
7734                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7735                 .idle           = idle,
7736                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7737                 .cpus           = cpus,
7738                 .fbq_type       = all,
7739                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7740         };
7741
7742         /*
7743          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7744          * other cpus in our group
7745          */
7746         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7747                 env.dst_grpmask = NULL;
7748
7749         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7750
7751         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
7752
7753 redo:
7754         if (!should_we_balance(&env)) {
7755                 *continue_balancing = 0;
7756                 goto out_balanced;
7757         }
7758
7759         group = find_busiest_group(&env);
7760         if (!group) {
7761                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
7762                 goto out_balanced;
7763         }
7764
7765         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7766         if (!busiest) {
7767                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
7768                 goto out_balanced;
7769         }
7770
7771         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7772
7773         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7774
7775         env.src_cpu = busiest->cpu;
7776         env.src_rq = busiest;
7777
7778         ld_moved = 0;
7779         if (busiest->nr_running > 1) {
7780                 /*
7781                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7782                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7783                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7784                  * correctly treated as an imbalance.
7785                  */
7786                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7787                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7788
7789 more_balance:
7790                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7791
7792                 /*
7793                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7794                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7795                  */
7796                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7797
7798                 /*
7799                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7800                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7801                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7802                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7803                  * See task_rq_lock() family for the details.
7804                  */
7805
7806                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7807
7808                 if (cur_ld_moved) {
7809                         attach_tasks(&env);
7810                         ld_moved += cur_ld_moved;
7811                 }
7812
7813                 local_irq_restore(flags);
7814
7815                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7816                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7817                         goto more_balance;
7818                 }
7819
7820                 /*
7821                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7822                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7823                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7824                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7825                  * sched_group.
7826                  *
7827                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7828                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7829                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7830                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7831                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7832                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7833                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7834                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7835                  * This however should not happen so much in practice and
7836                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7837                  * excess load moved.
7838                  */
7839                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7840
7841                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7842                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7843
7844                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7845                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7846                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7847                         env.loop         = 0;
7848                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7849
7850                         /*
7851                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7852                          * need to continue with same src_cpu.
7853                          */
7854                         goto more_balance;
7855                 }
7856
7857                 /*
7858                  * We failed to reach balance because of affinity.
7859                  */
7860                 if (sd_parent) {
7861                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7862
7863                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7864                                 *group_imbalance = 1;
7865                 }
7866
7867                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7868                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7869                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7870                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7871                                 env.loop = 0;
7872                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7873                                 goto redo;
7874                         }
7875                         goto out_all_pinned;
7876                 }
7877         }
7878
7879         if (!ld_moved) {
7880                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
7881                 /*
7882                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7883                  * We do not want newidle balance, which can be very
7884                  * frequent, pollute the failure counter causing
7885                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7886                  */
7887                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7888                         sd->nr_balance_failed++;
7889
7890                 if (need_active_balance(&env)) {
7891                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7892
7893                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7894                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7895                          * moved to this_cpu
7896                          */
7897                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7898                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7899                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7900                                                             flags);
7901                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7902                                 goto out_one_pinned;
7903                         }
7904
7905                         /*
7906                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7907                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7908                          * only after active load balance is finished.
7909                          */
7910                         if (!busiest->active_balance) {
7911                                 busiest->active_balance = 1;
7912                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7913                                 active_balance = 1;
7914                         }
7915                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7916
7917                         if (active_balance) {
7918                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7919                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7920                                         &busiest->active_balance_work);
7921                         }
7922
7923                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7924                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7925                 }
7926         } else
7927                 sd->nr_balance_failed = 0;
7928
7929         if (likely(!active_balance)) {
7930                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7931                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7932         } else {
7933                 /*
7934                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7935                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7936                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7937                  * detach_tasks).
7938                  */
7939                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7940                         sd->balance_interval *= 2;
7941         }
7942
7943         goto out;
7944
7945 out_balanced:
7946         /*
7947          * We reach balance although we may have faced some affinity
7948          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
7949          * a chance to move and fix the imbalance.
7950          */
7951         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7952                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7953
7954                 if (*group_imbalance)
7955                         *group_imbalance = 0;
7956         }
7957
7958 out_all_pinned:
7959         /*
7960          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7961          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7962          * can try to migrate them.
7963          */
7964         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
7965
7966         sd->nr_balance_failed = 0;
7967
7968 out_one_pinned:
7969         ld_moved = 0;
7970
7971         /*
7972          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
7973          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
7974          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
7975          * to avoid that.
7976          */
7977         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7978                 goto out;
7979
7980         /* tune up the balancing interval */
7981         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7982                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7983                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7984                 sd->balance_interval *= 2;
7985 out:
7986         return ld_moved;
7987 }
7988
7989 static inline unsigned long
7990 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7991 {
7992         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7993
7994         if (cpu_busy)
7995                 interval *= sd->busy_factor;
7996
7997         /* scale ms to jiffies */
7998         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7999         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8000
8001         return interval;
8002 }
8003
8004 static inline void
8005 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8006 {
8007         unsigned long interval, next;
8008
8009         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8010         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8011         next = sd->last_balance + interval;
8012
8013         if (time_after(*next_balance, next))
8014                 *next_balance = next;
8015 }
8016
8017 /*
8018  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8019  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8020  */
8021 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8022 {
8023         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8024         int this_cpu = this_rq->cpu;
8025         struct sched_domain *sd;
8026         int pulled_task = 0;
8027         u64 curr_cost = 0;
8028
8029         /*
8030          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8031          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8032          */
8033         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8034
8035         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8036             !this_rq->rd->overload) {
8037                 rcu_read_lock();
8038                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8039                 if (sd)
8040                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8041                 rcu_read_unlock();
8042
8043                 goto out;
8044         }
8045
8046         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8047
8048         update_blocked_averages(this_cpu);
8049         rcu_read_lock();
8050         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8051                 int continue_balancing = 1;
8052                 u64 t0, domain_cost;
8053
8054                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8055                         continue;
8056
8057                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8058                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8059                         break;
8060                 }
8061
8062                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8063                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8064
8065                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8066                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8067                                                    &continue_balancing);
8068
8069                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8070                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8071                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8072
8073                         curr_cost += domain_cost;
8074                 }
8075
8076                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8077
8078                 /*
8079                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8080                  * now runnable tasks on this rq.
8081                  */
8082                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8083                         break;
8084         }
8085         rcu_read_unlock();
8086
8087         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8088
8089         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8090                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8091
8092         /*
8093          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8094          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8095          * pretend we pulled a task.
8096          */
8097         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8098                 pulled_task = 1;
8099
8100 out:
8101         /* Move the next balance forward */
8102         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8103                 this_rq->next_balance = next_balance;
8104
8105         /* Is there a task of a high priority class? */
8106         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8107                 pulled_task = -1;
8108
8109         if (pulled_task)
8110                 this_rq->idle_stamp = 0;
8111
8112         return pulled_task;
8113 }
8114
8115 /*
8116  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8117  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8118  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8119  * avoids physical / logical imbalances.
8120  */
8121 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8122 {
8123         struct rq *busiest_rq = data;
8124         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8125         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8126         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8127         struct sched_domain *sd;
8128         struct task_struct *p = NULL;
8129
8130         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8131
8132         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8133         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8134                      !busiest_rq->active_balance))
8135                 goto out_unlock;
8136
8137         /* Is there any task to move? */
8138         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8139                 goto out_unlock;
8140
8141         /*
8142          * This condition is "impossible", if it occurs
8143          * we need to fix it. Originally reported by
8144          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8145          */
8146         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8147
8148         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8149         rcu_read_lock();
8150         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8151                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8152                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8153                                 break;
8154         }
8155
8156         if (likely(sd)) {
8157                 struct lb_env env = {
8158                         .sd             = sd,
8159                         .dst_cpu        = target_cpu,
8160                         .dst_rq         = target_rq,
8161                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8162                         .src_rq         = busiest_rq,
8163                         .idle           = CPU_IDLE,
8164                 };
8165
8166                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8167
8168                 p = detach_one_task(&env);
8169                 if (p) {
8170                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8171                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8172                         sd->nr_balance_failed = 0;
8173                 } else {
8174                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8175                 }
8176         }
8177         rcu_read_unlock();
8178 out_unlock:
8179         busiest_rq->active_balance = 0;
8180         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8181
8182         if (p)
8183                 attach_one_task(target_rq, p);
8184
8185         local_irq_enable();
8186
8187         return 0;
8188 }
8189
8190 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8191 {
8192         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8193 }
8194
8195 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8196 /*
8197  * idle load balancing details
8198  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8199  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8200  *   load balancing for all the idle CPUs.
8201  */
8202 static struct {
8203         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8204         atomic_t nr_cpus;
8205         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8206 } nohz ____cacheline_aligned;
8207
8208 static inline int find_new_ilb(void)
8209 {
8210         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8211
8212         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8213                 return ilb;
8214
8215         return nr_cpu_ids;
8216 }
8217
8218 /*
8219  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8220  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8221  * CPU (if there is one).
8222  */
8223 static void nohz_balancer_kick(void)
8224 {
8225         int ilb_cpu;
8226
8227         nohz.next_balance++;
8228
8229         ilb_cpu = find_new_ilb();
8230
8231         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8232                 return;
8233
8234         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8235                 return;
8236         /*
8237          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8238          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8239          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8240          * will be run before returning from the IPI.
8241          */
8242         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8243         return;
8244 }
8245
8246 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8247 {
8248         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8249                 /*
8250                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8251                  */
8252                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8253                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8254                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8255                 }
8256                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8257         }
8258 }
8259
8260 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8261 {
8262         struct sched_domain *sd;
8263         int cpu = smp_processor_id();
8264
8265         rcu_read_lock();
8266         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8267
8268         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8269                 goto unlock;
8270         sd->nohz_idle = 0;
8271
8272         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8273 unlock:
8274         rcu_read_unlock();
8275 }
8276
8277 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8278 {
8279         struct sched_domain *sd;
8280         int cpu = smp_processor_id();
8281
8282         rcu_read_lock();
8283         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8284
8285         if (!sd || sd->nohz_idle)
8286                 goto unlock;
8287         sd->nohz_idle = 1;
8288
8289         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8290 unlock:
8291         rcu_read_unlock();
8292 }
8293
8294 /*
8295  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8296  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8297  */
8298 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8299 {
8300         /*
8301          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8302          */
8303         if (!cpu_active(cpu))
8304                 return;
8305
8306         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8307                 return;
8308
8309         /*
8310          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8311          */
8312         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8313                 return;
8314
8315         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8316         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8317         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8318 }
8319 #endif
8320
8321 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8322
8323 /*
8324  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8325  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8326  */
8327 void update_max_interval(void)
8328 {
8329         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8330 }
8331
8332 /*
8333  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8334  * and initiates a balancing operation if so.
8335  *
8336  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8337  */
8338 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8339 {
8340         int continue_balancing = 1;
8341         int cpu = rq->cpu;
8342         unsigned long interval;
8343         struct sched_domain *sd;
8344         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8345         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8346         int update_next_balance = 0;
8347         int need_serialize, need_decay = 0;
8348         u64 max_cost = 0;
8349
8350         update_blocked_averages(cpu);
8351
8352         rcu_read_lock();
8353         for_each_domain(cpu, sd) {
8354                 /*
8355                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8356                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8357                  */
8358                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8359                         sd->max_newidle_lb_cost =
8360                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8361                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8362                         need_decay = 1;
8363                 }
8364                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8365
8366                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8367                         continue;
8368
8369                 /*
8370                  * Stop the load balance at this level. There is another
8371                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8372                  * actively.
8373                  */
8374                 if (!continue_balancing) {
8375                         if (need_decay)
8376                                 continue;
8377                         break;
8378                 }
8379
8380                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8381
8382                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8383                 if (need_serialize) {
8384                         if (!spin_trylock(&balancing))
8385                                 goto out;
8386                 }
8387
8388                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8389                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8390                                 /*
8391                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8392                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8393                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8394                                  */
8395                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8396                         }
8397                         sd->last_balance = jiffies;
8398                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8399                 }
8400                 if (need_serialize)
8401                         spin_unlock(&balancing);
8402 out:
8403                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8404                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8405                         update_next_balance = 1;
8406                 }
8407         }
8408         if (need_decay) {
8409                 /*
8410                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8411                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8412                  */
8413                 rq->max_idle_balance_cost =
8414                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8415         }
8416         rcu_read_unlock();
8417
8418         /*
8419          * next_balance will be updated only when there is a need.
8420          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8421          * updated.
8422          */
8423         if (likely(update_next_balance)) {
8424                 rq->next_balance = next_balance;
8425
8426 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8427                 /*
8428                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8429                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8430                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8431                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8432                  * balance for itself and we need to update the
8433                  * nohz.next_balance accordingly.
8434                  */
8435                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8436                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8437 #endif
8438         }
8439 }
8440
8441 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8442 /*
8443  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8444  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8445  */
8446 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8447 {
8448         int this_cpu = this_rq->cpu;
8449         struct rq *rq;
8450         int balance_cpu;
8451         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8452         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8453         int update_next_balance = 0;
8454
8455         if (idle != CPU_IDLE ||
8456             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8457                 goto end;
8458
8459         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8460                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8461                         continue;
8462
8463                 /*
8464                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8465                  * work being done for other cpus. Next load
8466                  * balancing owner will pick it up.
8467                  */
8468                 if (need_resched())
8469                         break;
8470
8471                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8472
8473                 /*
8474                  * If time for next balance is due,
8475                  * do the balance.
8476                  */
8477                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8478                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8479                         update_rq_clock(rq);
8480                         cpu_load_update_idle(rq);
8481                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8482                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8483                 }
8484
8485                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8486                         next_balance = rq->next_balance;
8487                         update_next_balance = 1;
8488                 }
8489         }
8490
8491         /*
8492          * next_balance will be updated only when there is a need.
8493          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8494          * updated.
8495          */
8496         if (likely(update_next_balance))
8497                 nohz.next_balance = next_balance;
8498 end:
8499         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8500 }
8501
8502 /*
8503  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8504  * of an idle cpu in the system.
8505  *   - This rq has more than one task.
8506  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8507  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8508  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8509  *     multiple busy cpu.
8510  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8511  *     domain span are idle.
8512  */
8513 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8514 {
8515         unsigned long now = jiffies;
8516         struct sched_domain_shared *sds;
8517         struct sched_domain *sd;
8518         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8519         bool kick = false;
8520
8521         if (unlikely(rq->idle_balance))
8522                 return false;
8523
8524        /*
8525         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8526         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8527         */
8528         set_cpu_sd_state_busy();
8529         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8530
8531         /*
8532          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8533          * balancing.
8534          */
8535         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8536                 return false;
8537
8538         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8539                 return false;
8540
8541         if (rq->nr_running >= 2)
8542                 return true;
8543
8544         rcu_read_lock();
8545         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8546         if (sds) {
8547                 /*
8548                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8549                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8550                  */
8551                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8552                 if (nr_busy > 1) {
8553                         kick = true;
8554                         goto unlock;
8555                 }
8556
8557         }
8558
8559         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8560         if (sd) {
8561                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8562                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8563                         kick = true;
8564                         goto unlock;
8565                 }
8566         }
8567
8568         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8569         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8570                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8571                 kick = true;
8572                 goto unlock;
8573         }
8574
8575 unlock:
8576         rcu_read_unlock();
8577         return kick;
8578 }
8579 #else
8580 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8581 #endif
8582
8583 /*
8584  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8585  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8586  */
8587 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8588 {
8589         struct rq *this_rq = this_rq();
8590         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8591                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8592
8593         /*
8594          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8595          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8596          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8597          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8598          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8599          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8600          */
8601         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8602         rebalance_domains(this_rq, idle);
8603 }
8604
8605 /*
8606  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8607  */
8608 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8609 {
8610         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8611         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8612                 return;
8613
8614         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8615                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8616 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8617         if (nohz_kick_needed(rq))
8618                 nohz_balancer_kick();
8619 #endif
8620 }
8621
8622 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8623 {
8624         update_sysctl();
8625
8626         update_runtime_enabled(rq);
8627 }
8628
8629 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8630 {
8631         update_sysctl();
8632
8633         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8634         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8635 }
8636
8637 #endif /* CONFIG_SMP */
8638
8639 /*
8640  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8641  */
8642 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8643 {
8644         struct cfs_rq *cfs_rq;
8645         struct sched_entity *se = &curr->se;
8646
8647         for_each_sched_entity(se) {
8648                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8649                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8650         }
8651
8652         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8653                 task_tick_numa(rq, curr);
8654 }
8655
8656 /*
8657  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8658  *  - child not yet on the tasklist
8659  *  - preemption disabled
8660  */
8661 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8662 {
8663         struct cfs_rq *cfs_rq;
8664         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8665         struct rq *rq = this_rq();
8666
8667         raw_spin_lock(&rq->lock);
8668         update_rq_clock(rq);
8669
8670         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8671         curr = cfs_rq->curr;
8672         if (curr) {
8673                 update_curr(cfs_rq);
8674                 se->vruntime = curr->vruntime;
8675         }
8676         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8677
8678         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8679                 /*
8680                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8681                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8682                  */
8683                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8684                 resched_curr(rq);
8685         }
8686
8687         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8688         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8689 }
8690
8691 /*
8692  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8693  * the current task.
8694  */
8695 static void
8696 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8697 {
8698         if (!task_on_rq_queued(p))
8699                 return;
8700
8701         /*
8702          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8703          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8704          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8705          */
8706         if (rq->curr == p) {
8707                 if (p->prio > oldprio)
8708                         resched_curr(rq);
8709         } else
8710                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8711 }
8712
8713 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8714 {
8715         struct sched_entity *se = &p->se;
8716
8717         /*
8718          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8719          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8720          * vruntime.
8721          */
8722         if (p->on_rq)
8723                 return true;
8724
8725         /*
8726          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8727          * But there are some cases where it has already been normalized:
8728          *
8729          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8730          *   wake_up_new_task().
8731          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8732          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8733          */
8734         if (!se->sum_exec_runtime ||
8735             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
8736                 return true;
8737
8738         return false;
8739 }
8740
8741 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8742 {
8743         struct sched_entity *se = &p->se;
8744         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8745         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8746
8747         if (!vruntime_normalized(p)) {
8748                 /*
8749                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8750                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8751                  */
8752                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8753                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8754         }
8755
8756         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8757         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8758         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8759         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8760 }
8761
8762 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8763 {
8764         struct sched_entity *se = &p->se;
8765         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8766         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8767
8768 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8769         /*
8770          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8771          * class maintain depth value), reset depth properly.
8772          */
8773         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8774 #endif
8775
8776         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8777         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8778         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8779         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8780
8781         if (!vruntime_normalized(p))
8782                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8783 }
8784
8785 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8786 {
8787         detach_task_cfs_rq(p);
8788 }
8789
8790 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8791 {
8792         attach_task_cfs_rq(p);
8793
8794         if (task_on_rq_queued(p)) {
8795                 /*
8796                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8797                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8798                  * if we can still preempt the current task.
8799                  */
8800                 if (rq->curr == p)
8801                         resched_curr(rq);
8802                 else
8803                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8804         }
8805 }
8806
8807 /* Account for a task changing its policy or group.
8808  *
8809  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8810  * migrates between groups/classes.
8811  */
8812 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8813 {
8814         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8815
8816         for_each_sched_entity(se) {
8817                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8818
8819                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8820                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8821                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8822         }
8823 }
8824
8825 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8826 {
8827         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8828         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8829 #ifndef CONFIG_64BIT
8830         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8831 #endif
8832 #ifdef CONFIG_SMP
8833         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8834         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8835 #endif
8836 }
8837
8838 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8839 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8840 {
8841         struct sched_entity *se = &p->se;
8842
8843         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8844         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8845 }
8846
8847 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8848 {
8849         detach_task_cfs_rq(p);
8850         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8851
8852 #ifdef CONFIG_SMP
8853         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8854         p->se.avg.last_update_time = 0;
8855 #endif
8856         attach_task_cfs_rq(p);
8857 }
8858
8859 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8860 {
8861         switch (type) {
8862         case TASK_SET_GROUP:
8863                 task_set_group_fair(p);
8864                 break;
8865
8866         case TASK_MOVE_GROUP:
8867                 task_move_group_fair(p);
8868                 break;
8869         }
8870 }
8871
8872 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8873 {
8874         int i;
8875
8876         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8877
8878         for_each_possible_cpu(i) {
8879                 if (tg->cfs_rq)
8880                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8881                 if (tg->se)
8882                         kfree(tg->se[i]);
8883         }
8884
8885         kfree(tg->cfs_rq);
8886         kfree(tg->se);
8887 }
8888
8889 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8890 {
8891         struct sched_entity *se;
8892         struct cfs_rq *cfs_rq;
8893         int i;
8894
8895         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8896         if (!tg->cfs_rq)
8897                 goto err;
8898         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8899         if (!tg->se)
8900                 goto err;
8901
8902         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8903
8904         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8905
8906         for_each_possible_cpu(i) {
8907                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8908                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8909                 if (!cfs_rq)
8910                         goto err;
8911
8912                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8913                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8914                 if (!se)
8915                         goto err_free_rq;
8916
8917                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8918                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8919                 init_entity_runnable_average(se);
8920         }
8921
8922         return 1;
8923
8924 err_free_rq:
8925         kfree(cfs_rq);
8926 err:
8927         return 0;
8928 }
8929
8930 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8931 {
8932         struct sched_entity *se;
8933         struct rq *rq;
8934         int i;
8935
8936         for_each_possible_cpu(i) {
8937                 rq = cpu_rq(i);
8938                 se = tg->se[i];
8939
8940                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8941                 post_init_entity_util_avg(se);
8942                 sync_throttle(tg, i);
8943                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8944         }
8945 }
8946
8947 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8948 {
8949         unsigned long flags;
8950         struct rq *rq;
8951         int cpu;
8952
8953         for_each_possible_cpu(cpu) {
8954                 if (tg->se[cpu])
8955                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8956
8957                 /*
8958                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8959                  * check on_list without danger of it being re-added.
8960                  */
8961                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8962                         continue;
8963
8964                 rq = cpu_rq(cpu);
8965
8966                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8967                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8968                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8969         }
8970 }
8971
8972 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8973                         struct sched_entity *se, int cpu,
8974                         struct sched_entity *parent)
8975 {
8976         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8977
8978         cfs_rq->tg = tg;
8979         cfs_rq->rq = rq;
8980         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8981
8982         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8983         tg->se[cpu] = se;
8984
8985         /* se could be NULL for root_task_group */
8986         if (!se)
8987                 return;
8988
8989         if (!parent) {
8990                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8991                 se->depth = 0;
8992         } else {
8993                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8994                 se->depth = parent->depth + 1;
8995         }
8996
8997         se->my_q = cfs_rq;
8998         /* guarantee group entities always have weight */
8999         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9000         se->parent = parent;
9001 }
9002
9003 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9004
9005 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9006 {
9007         int i;
9008         unsigned long flags;
9009
9010         /*
9011          * We can't change the weight of the root cgroup.
9012          */
9013         if (!tg->se[0])
9014                 return -EINVAL;
9015
9016         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9017
9018         mutex_lock(&shares_mutex);
9019         if (tg->shares == shares)
9020                 goto done;
9021
9022         tg->shares = shares;
9023         for_each_possible_cpu(i) {
9024                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9025                 struct sched_entity *se;
9026
9027                 se = tg->se[i];
9028                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9029                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9030
9031                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9032                 update_rq_clock(rq);
9033                 for_each_sched_entity(se)
9034                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9035                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9036         }
9037
9038 done:
9039         mutex_unlock(&shares_mutex);
9040         return 0;
9041 }
9042 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9043
9044 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9045
9046 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9047 {
9048         return 1;
9049 }
9050
9051 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9052
9053 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9054
9055 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9056
9057
9058 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9059 {
9060         struct sched_entity *se = &task->se;
9061         unsigned int rr_interval = 0;
9062
9063         /*
9064          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9065          * idle runqueue:
9066          */
9067         if (rq->cfs.load.weight)
9068                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9069
9070         return rr_interval;
9071 }
9072
9073 /*
9074  * All the scheduling class methods:
9075  */
9076 const struct sched_class fair_sched_class = {
9077         .next                   = &idle_sched_class,
9078         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9079         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9080         .yield_task             = yield_task_fair,
9081         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9082
9083         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9084
9085         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9086         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9087
9088 #ifdef CONFIG_SMP
9089         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9090         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9091
9092         .rq_online              = rq_online_fair,
9093         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9094
9095         .task_dead              = task_dead_fair,
9096         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9097 #endif
9098
9099         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9100         .task_tick              = task_tick_fair,
9101         .task_fork              = task_fork_fair,
9102
9103         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9104         .switched_from          = switched_from_fair,
9105         .switched_to            = switched_to_fair,
9106
9107         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9108
9109         .update_curr            = update_curr_fair,
9110
9111 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9112         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9113 #endif
9114 };
9115
9116 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9117 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9118 {
9119         struct cfs_rq *cfs_rq;
9120
9121         rcu_read_lock();
9122         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9123                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9124         rcu_read_unlock();
9125 }
9126
9127 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9128 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9129 {
9130         int node;
9131         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9132
9133         for_each_online_node(node) {
9134                 if (p->numa_faults) {
9135                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9136                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9137                 }
9138                 if (p->numa_group) {
9139                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9140                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9141                 }
9142                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9143         }
9144 }
9145 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9146 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9147
9148 __init void init_sched_fair_class(void)
9149 {
9150 #ifdef CONFIG_SMP
9151         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9152
9153 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9154         nohz.next_balance = jiffies;
9155         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9156 #endif
9157 #endif /* SMP */
9158
9159 }