cc48bef40cca708f62c4faba64e03567476b9661
[linux-2.6-block.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 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         /*
686          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
687          */
688         sa->util_avg = 0;
689         sa->util_sum = 0;
690         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
691 }
692
693 /*
694  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
695  * based on the cfs_rq's current util_avg:
696  *
697  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
698  *
699  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
700  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
701  * as when the series is a harmonic series.
702  *
703  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
704  * only 1/2 of the left utilization budget:
705  *
706  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
707  *
708  * where n denotes the nth task.
709  *
710  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
711  *
712  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
713  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
714  *
715  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
716  * if util_avg > util_avg_cap.
717  */
718 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
719 {
720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
721         struct sched_avg *sa = &se->avg;
722         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
723
724         if (cap > 0) {
725                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
726                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
727                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
728
729                         if (sa->util_avg > cap)
730                                 sa->util_avg = cap;
731                 } else {
732                         sa->util_avg = cap;
733                 }
734                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
735         }
736 }
737
738 #else
739 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
740 {
741 }
742 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
743 {
744 }
745 #endif
746
747 /*
748  * Update the current task's runtime statistics.
749  */
750 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
751 {
752         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
753         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
754         u64 delta_exec;
755
756         if (unlikely(!curr))
757                 return;
758
759         delta_exec = now - curr->exec_start;
760         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
761                 return;
762
763         curr->exec_start = now;
764
765         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
766                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
767
768         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
769         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
770
771         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
772         update_min_vruntime(cfs_rq);
773
774         if (entity_is_task(curr)) {
775                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
776
777                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
778                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
779                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
780         }
781
782         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
783 }
784
785 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
786 {
787         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
788 }
789
790 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
791 static inline void
792 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
793 {
794         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
795
796         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
797             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
798                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
799
800         se->statistics.wait_start = wait_start;
801 }
802
803 static void
804 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
805 {
806         struct task_struct *p;
807         u64 delta;
808
809         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
810
811         if (entity_is_task(se)) {
812                 p = task_of(se);
813                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
814                         /*
815                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
816                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
817                          * prior to migration.
818                          */
819                         se->statistics.wait_start = delta;
820                         return;
821                 }
822                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
823         }
824
825         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
826         se->statistics.wait_count++;
827         se->statistics.wait_sum += delta;
828         se->statistics.wait_start = 0;
829 }
830
831 /*
832  * Task is being enqueued - update stats:
833  */
834 static inline void
835 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
836 {
837         /*
838          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
839          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
840          */
841         if (se != cfs_rq->curr)
842                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
843 }
844
845 static inline void
846 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
847 {
848         /*
849          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
850          * waiting task:
851          */
852         if (se != cfs_rq->curr)
853                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
854
855         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
856                 if (entity_is_task(se)) {
857                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
858
859                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
860                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
861                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
862                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
863                 }
864         }
865
866 }
867 #else
868 static inline void
869 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
870 {
871 }
872
873 static inline void
874 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
875 {
876 }
877
878 static inline void
879 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
880 {
881 }
882
883 static inline void
884 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
885 {
886 }
887 #endif
888
889 /*
890  * We are picking a new current task - update its stats:
891  */
892 static inline void
893 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         /*
896          * We are starting a new run period:
897          */
898         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
899 }
900
901 /**************************************************
902  * Scheduling class queueing methods:
903  */
904
905 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
906 /*
907  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
908  * calculated based on the tasks virtual memory size and
909  * numa_balancing_scan_size.
910  */
911 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
912 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
913
914 /* Portion of address space to scan in MB */
915 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
916
917 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
918 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
919
920 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
921 {
922         unsigned long rss = 0;
923         unsigned long nr_scan_pages;
924
925         /*
926          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
927          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
928          * on resident pages
929          */
930         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
931         rss = get_mm_rss(p->mm);
932         if (!rss)
933                 rss = nr_scan_pages;
934
935         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
936         return rss / nr_scan_pages;
937 }
938
939 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
940 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
941
942 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
943 {
944         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
945         unsigned int scan, floor;
946         unsigned int windows = 1;
947
948         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
949                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
950         floor = 1000 / windows;
951
952         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
953         return max_t(unsigned int, floor, scan);
954 }
955
956 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
957 {
958         unsigned int smin = task_scan_min(p);
959         unsigned int smax;
960
961         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
962         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
963         return max(smin, smax);
964 }
965
966 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
967 {
968         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
969         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
970 }
971
972 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
973 {
974         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
975         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
976 }
977
978 struct numa_group {
979         atomic_t refcount;
980
981         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
982         int nr_tasks;
983         pid_t gid;
984         int active_nodes;
985
986         struct rcu_head rcu;
987         unsigned long total_faults;
988         unsigned long max_faults_cpu;
989         /*
990          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
991          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
992          * more by CPU use than by memory faults.
993          */
994         unsigned long *faults_cpu;
995         unsigned long faults[0];
996 };
997
998 /* Shared or private faults. */
999 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1000
1001 /* Memory and CPU locality */
1002 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1003
1004 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1005 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1006
1007 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1008 {
1009         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1014  * occupy the first half of the array. The second half of the
1015  * array is for current counters, which are averaged into the
1016  * first set by task_numa_placement.
1017  */
1018 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1019 {
1020         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1021 }
1022
1023 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1024 {
1025         if (!p->numa_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1029                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1030 }
1031
1032 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1033 {
1034         if (!p->numa_group)
1035                 return 0;
1036
1037         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1038                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1039 }
1040
1041 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1042 {
1043         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1044                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1045 }
1046
1047 /*
1048  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1049  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1050  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1051  */
1052 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1053
1054 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1055 {
1056         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1057 }
1058
1059 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1060 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1061                                         int maxdist, bool task)
1062 {
1063         unsigned long score = 0;
1064         int node;
1065
1066         /*
1067          * All nodes are directly connected, and the same distance
1068          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1069          */
1070         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1071                 return 0;
1072
1073         /*
1074          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1075          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1076          */
1077         for_each_online_node(node) {
1078                 unsigned long faults;
1079                 int dist = node_distance(nid, node);
1080
1081                 /*
1082                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1083                  * for placement; nid was already counted.
1084                  */
1085                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1086                         continue;
1087
1088                 /*
1089                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1090                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1091                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1092                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1093                  * of each group. Skip other nodes.
1094                  */
1095                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1096                                         dist > maxdist)
1097                         continue;
1098
1099                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1100                 if (task)
1101                         faults = task_faults(p, node);
1102                 else
1103                         faults = group_faults(p, node);
1104
1105                 /*
1106                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1107                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1108                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1109                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1110                  * The further away a node is, the less the faults count.
1111                  * This seems to result in good task placement.
1112                  */
1113                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1114                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1115                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1116                 }
1117
1118                 score += faults;
1119         }
1120
1121         return score;
1122 }
1123
1124 /*
1125  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1126  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1127  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1128  * evenly spread out between numa nodes.
1129  */
1130 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1131                                         int dist)
1132 {
1133         unsigned long faults, total_faults;
1134
1135         if (!p->numa_faults)
1136                 return 0;
1137
1138         total_faults = p->total_numa_faults;
1139
1140         if (!total_faults)
1141                 return 0;
1142
1143         faults = task_faults(p, nid);
1144         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1145
1146         return 1000 * faults / total_faults;
1147 }
1148
1149 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1150                                          int dist)
1151 {
1152         unsigned long faults, total_faults;
1153
1154         if (!p->numa_group)
1155                 return 0;
1156
1157         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1158
1159         if (!total_faults)
1160                 return 0;
1161
1162         faults = group_faults(p, nid);
1163         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1164
1165         return 1000 * faults / total_faults;
1166 }
1167
1168 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1169                                 int src_nid, int dst_cpu)
1170 {
1171         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1172         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1173         int last_cpupid, this_cpupid;
1174
1175         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1176
1177         /*
1178          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1179          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1180          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1181          *
1182          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1183          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1184          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1185          *
1186          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1187          * same result twice in a row, given these samples are fully
1188          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1189          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1190          *
1191          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1192          * act on an unlikely task<->page relation.
1193          */
1194         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1195         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1196                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1197                 return false;
1198
1199         /* Always allow migrate on private faults */
1200         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1201                 return true;
1202
1203         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1204         if (!ng)
1205                 return true;
1206
1207         /*
1208          * Destination node is much more heavily used than the source
1209          * node? Allow migration.
1210          */
1211         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1212                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1213                 return true;
1214
1215         /*
1216          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1217          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1218          *
1219          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1220          * --------------- * - > ---------------
1221          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1222          */
1223         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1224                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1225 }
1226
1227 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1228 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1229 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1230 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1231 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1232
1233 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1234 struct numa_stats {
1235         unsigned long nr_running;
1236         unsigned long load;
1237
1238         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1239         unsigned long compute_capacity;
1240
1241         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1242         unsigned long task_capacity;
1243         int has_free_capacity;
1244 };
1245
1246 /*
1247  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1248  */
1249 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1250 {
1251         int smt, cpu, cpus = 0;
1252         unsigned long capacity;
1253
1254         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1255         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1256                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1257
1258                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1259                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1260                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1261
1262                 cpus++;
1263         }
1264
1265         /*
1266          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1267          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1268          * not find this node attractive.
1269          *
1270          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1271          * imbalance and bail there.
1272          */
1273         if (!cpus)
1274                 return;
1275
1276         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1277         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1278         capacity = cpus / smt; /* cores */
1279
1280         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1281                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1282         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1283 }
1284
1285 struct task_numa_env {
1286         struct task_struct *p;
1287
1288         int src_cpu, src_nid;
1289         int dst_cpu, dst_nid;
1290
1291         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1292
1293         int imbalance_pct;
1294         int dist;
1295
1296         struct task_struct *best_task;
1297         long best_imp;
1298         int best_cpu;
1299 };
1300
1301 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1302                              struct task_struct *p, long imp)
1303 {
1304         if (env->best_task)
1305                 put_task_struct(env->best_task);
1306
1307         env->best_task = p;
1308         env->best_imp = imp;
1309         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1310 }
1311
1312 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1313                                 struct task_numa_env *env)
1314 {
1315         long imb, old_imb;
1316         long orig_src_load, orig_dst_load;
1317         long src_capacity, dst_capacity;
1318
1319         /*
1320          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1321          *
1322          * src_load        dst_load
1323          * ------------ vs ---------
1324          * src_capacity    dst_capacity
1325          */
1326         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1327         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1328
1329         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1330         if (dst_load < src_load)
1331                 swap(dst_load, src_load);
1332
1333         /* Is the difference below the threshold? */
1334         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1335               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1336         if (imb <= 0)
1337                 return false;
1338
1339         /*
1340          * The imbalance is above the allowed threshold.
1341          * Compare it with the old imbalance.
1342          */
1343         orig_src_load = env->src_stats.load;
1344         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1345
1346         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1347                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1348
1349         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1350                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1351
1352         /* Would this change make things worse? */
1353         return (imb > old_imb);
1354 }
1355
1356 /*
1357  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1358  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1359  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1360  * be exchanged with the source task
1361  */
1362 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1363                               long taskimp, long groupimp)
1364 {
1365         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1366         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1367         struct task_struct *cur;
1368         long src_load, dst_load;
1369         long load;
1370         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1371         long moveimp = imp;
1372         int dist = env->dist;
1373         bool assigned = false;
1374
1375         rcu_read_lock();
1376
1377         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1378         cur = dst_rq->curr;
1379         /*
1380          * No need to move the exiting task or idle task.
1381          */
1382         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1383                 cur = NULL;
1384         else {
1385                 /*
1386                  * The task_struct must be protected here to protect the
1387                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1388                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1389                  * finish_task_switch()
1390                  *     --> put_task_struct()
1391                  *         --> __put_task_struct()
1392                  *             --> task_numa_free()
1393                  */
1394                 get_task_struct(cur);
1395         }
1396
1397         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1398
1399         /*
1400          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1401          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1402          */
1403         if (cur == env->p)
1404                 goto unlock;
1405
1406         /*
1407          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1408          * source and destination node. Calculate the total differential for
1409          * the source task and potential destination task. The more negative
1410          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1411          * be incurred if the tasks were swapped.
1412          */
1413         if (cur) {
1414                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1415                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1416                         goto unlock;
1417
1418                 /*
1419                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1420                  * in any group then look only at task weights.
1421                  */
1422                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1423                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1424                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1425                         /*
1426                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1427                          * tasks within a group over tiny differences.
1428                          */
1429                         if (cur->numa_group)
1430                                 imp -= imp/16;
1431                 } else {
1432                         /*
1433                          * Compare the group weights. If a task is all by
1434                          * itself (not part of a group), use the task weight
1435                          * instead.
1436                          */
1437                         if (cur->numa_group)
1438                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1439                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1440                         else
1441                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1442                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1443                 }
1444         }
1445
1446         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1447                 goto unlock;
1448
1449         if (!cur) {
1450                 /* Is there capacity at our destination? */
1451                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1452                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1453                         goto unlock;
1454
1455                 goto balance;
1456         }
1457
1458         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1459         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1460                         dst_rq->nr_running == 1)
1461                 goto assign;
1462
1463         /*
1464          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1465          */
1466 balance:
1467         load = task_h_load(env->p);
1468         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1469         src_load = env->src_stats.load - load;
1470
1471         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1472                 /*
1473                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1474                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1475                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1476                  * so an actually idle CPU will win.
1477                  */
1478                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1479                         imp = moveimp - 1;
1480                         put_task_struct(cur);
1481                         cur = NULL;
1482                         goto assign;
1483                 }
1484         }
1485
1486         if (imp <= env->best_imp)
1487                 goto unlock;
1488
1489         if (cur) {
1490                 load = task_h_load(cur);
1491                 dst_load -= load;
1492                 src_load += load;
1493         }
1494
1495         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1496                 goto unlock;
1497
1498         /*
1499          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1500          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1501          */
1502         if (!cur)
1503                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1504
1505 assign:
1506         assigned = true;
1507         task_numa_assign(env, cur, imp);
1508 unlock:
1509         rcu_read_unlock();
1510         /*
1511          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1512          * finished.
1513          */
1514         if (cur && !assigned)
1515                 put_task_struct(cur);
1516 }
1517
1518 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1519                                 long taskimp, long groupimp)
1520 {
1521         int cpu;
1522
1523         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1524                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1525                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1526                         continue;
1527
1528                 env->dst_cpu = cpu;
1529                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1530         }
1531 }
1532
1533 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1534 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1535 {
1536         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1537         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1538
1539         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1540                 return false;
1541
1542         /*
1543          * Only consider a task move if the source has a higher load
1544          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1545          *
1546          *      src->load                dst->load
1547          * --------------------- vs ---------------------
1548          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1549          */
1550         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1551
1552             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1553                 return true;
1554
1555         return false;
1556 }
1557
1558 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1559 {
1560         struct task_numa_env env = {
1561                 .p = p,
1562
1563                 .src_cpu = task_cpu(p),
1564                 .src_nid = task_node(p),
1565
1566                 .imbalance_pct = 112,
1567
1568                 .best_task = NULL,
1569                 .best_imp = 0,
1570                 .best_cpu = -1,
1571         };
1572         struct sched_domain *sd;
1573         unsigned long taskweight, groupweight;
1574         int nid, ret, dist;
1575         long taskimp, groupimp;
1576
1577         /*
1578          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1579          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1580          *
1581          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1582          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1583          * to satisfy here.
1584          */
1585         rcu_read_lock();
1586         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1587         if (sd)
1588                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1589         rcu_read_unlock();
1590
1591         /*
1592          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1593          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1594          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1595          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1596          */
1597         if (unlikely(!sd)) {
1598                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1599                 return -EINVAL;
1600         }
1601
1602         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1603         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1604         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1605         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1606         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1607         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1608         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1609         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1610
1611         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1612         if (numa_has_capacity(&env))
1613                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1614
1615         /*
1616          * Look at other nodes in these cases:
1617          * - there is no space available on the preferred_nid
1618          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1619          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1620          *   we need to check other locations.
1621          */
1622         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1623                 for_each_online_node(nid) {
1624                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1625                                 continue;
1626
1627                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1628                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1629                                                 dist != env.dist) {
1630                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1631                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1632                         }
1633
1634                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1635                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1636                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1637                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1638                                 continue;
1639
1640                         env.dist = dist;
1641                         env.dst_nid = nid;
1642                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1643                         if (numa_has_capacity(&env))
1644                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1645                 }
1646         }
1647
1648         /*
1649          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1650          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1651          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1652          * settle down.
1653          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1654          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1655          */
1656         if (p->numa_group) {
1657                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1658
1659                 if (env.best_cpu == -1)
1660                         nid = env.src_nid;
1661                 else
1662                         nid = env.dst_nid;
1663
1664                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1665                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1666         }
1667
1668         /* No better CPU than the current one was found. */
1669         if (env.best_cpu == -1)
1670                 return -EAGAIN;
1671
1672         /*
1673          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1674          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1675          */
1676         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1677
1678         if (env.best_task == NULL) {
1679                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1680                 if (ret != 0)
1681                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1682                 return ret;
1683         }
1684
1685         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1686         if (ret != 0)
1687                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1688         put_task_struct(env.best_task);
1689         return ret;
1690 }
1691
1692 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1693 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1694 {
1695         unsigned long interval = HZ;
1696
1697         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1698         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1699                 return;
1700
1701         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1702         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1703         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1704
1705         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1706         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1707                 return;
1708
1709         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1710         task_numa_migrate(p);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1715  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1716  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1717  * located.
1718  */
1719 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1720 {
1721         unsigned long faults, max_faults = 0;
1722         int nid, active_nodes = 0;
1723
1724         for_each_online_node(nid) {
1725                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1726                 if (faults > max_faults)
1727                         max_faults = faults;
1728         }
1729
1730         for_each_online_node(nid) {
1731                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1732                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1733                         active_nodes++;
1734         }
1735
1736         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1737         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1738 }
1739
1740 /*
1741  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1742  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1743  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1744  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1745  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1746  */
1747 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1748 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1749
1750 /*
1751  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1752  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1753  * the page accesses are shared with other processes.
1754  * Otherwise, decrease the scan period.
1755  */
1756 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1757                         unsigned long shared, unsigned long private)
1758 {
1759         unsigned int period_slot;
1760         int ratio;
1761         int diff;
1762
1763         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1764         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1765
1766         /*
1767          * If there were no record hinting faults then either the task is
1768          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1769          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1770          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1771          * node is overloaded. In either case, scan slower
1772          */
1773         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1774                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1775                         p->numa_scan_period << 1);
1776
1777                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1778                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1779
1780                 return;
1781         }
1782
1783         /*
1784          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1785          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1786          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1787          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1788          */
1789         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1790         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1791         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1792                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1793                 if (!slot)
1794                         slot = 1;
1795                 diff = slot * period_slot;
1796         } else {
1797                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1798
1799                 /*
1800                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1801                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1802                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1803                  * speaking the intent is that there is little point
1804                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1805                  * simply bounce migrations uselessly
1806                  */
1807                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1808                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1809         }
1810
1811         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1812                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1813         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1818  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1819  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1820  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1821  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1822  */
1823 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1824 {
1825         u64 runtime, delta, now;
1826         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1827         now = p->se.exec_start;
1828         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1829
1830         if (p->last_task_numa_placement) {
1831                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1832                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1833         } else {
1834                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1835                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1836         }
1837
1838         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1839         p->last_task_numa_placement = now;
1840
1841         return delta;
1842 }
1843
1844 /*
1845  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1846  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1847  * otherwise workloads might not converge.
1848  */
1849 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1850 {
1851         nodemask_t nodes;
1852         int dist;
1853
1854         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1855         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1856                 return nid;
1857
1858         /*
1859          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1860          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1861          * both the node itself, and on nearby nodes.
1862          */
1863         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1864                 unsigned long score, max_score = 0;
1865                 int node, max_node = nid;
1866
1867                 dist = sched_max_numa_distance;
1868
1869                 for_each_online_node(node) {
1870                         score = group_weight(p, node, dist);
1871                         if (score > max_score) {
1872                                 max_score = score;
1873                                 max_node = node;
1874                         }
1875                 }
1876                 return max_node;
1877         }
1878
1879         /*
1880          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1881          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1882          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1883          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1884          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1885          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1886          * keep the complexity of the search down.
1887          */
1888         nodes = node_online_map;
1889         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1890                 unsigned long max_faults = 0;
1891                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1892                 int a, b;
1893
1894                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1895                 if (!find_numa_distance(dist))
1896                         continue;
1897
1898                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1899                         unsigned long faults = 0;
1900                         nodemask_t this_group;
1901                         nodes_clear(this_group);
1902
1903                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1904                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1905                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1906                                         faults += group_faults(p, b);
1907                                         node_set(b, this_group);
1908                                         node_clear(b, nodes);
1909                                 }
1910                         }
1911
1912                         /* Remember the top group. */
1913                         if (faults > max_faults) {
1914                                 max_faults = faults;
1915                                 max_group = this_group;
1916                                 /*
1917                                  * subtle: at the smallest distance there is
1918                                  * just one node left in each "group", the
1919                                  * winner is the preferred nid.
1920                                  */
1921                                 nid = a;
1922                         }
1923                 }
1924                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1925                 if (!max_faults)
1926                         break;
1927                 nodes = max_group;
1928         }
1929         return nid;
1930 }
1931
1932 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1933 {
1934         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1935         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1936         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1937         unsigned long total_faults;
1938         u64 runtime, period;
1939         spinlock_t *group_lock = NULL;
1940
1941         /*
1942          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1943          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1944          * that the field is read in a single access:
1945          */
1946         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1947         if (p->numa_scan_seq == seq)
1948                 return;
1949         p->numa_scan_seq = seq;
1950         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1951
1952         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1953                        p->numa_faults_locality[1];
1954         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1955
1956         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1957         if (p->numa_group) {
1958                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1959                 spin_lock_irq(group_lock);
1960         }
1961
1962         /* Find the node with the highest number of faults */
1963         for_each_online_node(nid) {
1964                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1965                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1966                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1967                 int priv;
1968
1969                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1970                         long diff, f_diff, f_weight;
1971
1972                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1973                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1974                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1975                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1976
1977                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1978                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1979                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1980                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1981
1982                         /*
1983                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1984                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1985                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1986                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1987                          * faults are less important.
1988                          */
1989                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1990                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1991                                    (total_faults + 1);
1992                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1993                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1994
1995                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1996                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1997                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1998                         p->total_numa_faults += diff;
1999                         if (p->numa_group) {
2000                                 /*
2001                                  * safe because we can only change our own group
2002                                  *
2003                                  * mem_idx represents the offset for a given
2004                                  * nid and priv in a specific region because it
2005                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2006                                  */
2007                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2008                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2009                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2010                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2011                         }
2012                 }
2013
2014                 if (faults > max_faults) {
2015                         max_faults = faults;
2016                         max_nid = nid;
2017                 }
2018
2019                 if (group_faults > max_group_faults) {
2020                         max_group_faults = group_faults;
2021                         max_group_nid = nid;
2022                 }
2023         }
2024
2025         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2026
2027         if (p->numa_group) {
2028                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2029                 spin_unlock_irq(group_lock);
2030                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2031         }
2032
2033         if (max_faults) {
2034                 /* Set the new preferred node */
2035                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2036                         sched_setnuma(p, max_nid);
2037
2038                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2039                         numa_migrate_preferred(p);
2040         }
2041 }
2042
2043 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2044 {
2045         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2046 }
2047
2048 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2049 {
2050         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2051                 kfree_rcu(grp, rcu);
2052 }
2053
2054 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2055                         int *priv)
2056 {
2057         struct numa_group *grp, *my_grp;
2058         struct task_struct *tsk;
2059         bool join = false;
2060         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2061         int i;
2062
2063         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2064                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2065                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2066
2067                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2068                 if (!grp)
2069                         return;
2070
2071                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2072                 grp->active_nodes = 1;
2073                 grp->max_faults_cpu = 0;
2074                 spin_lock_init(&grp->lock);
2075                 grp->gid = p->pid;
2076                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2077                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2078                                                 nr_node_ids;
2079
2080                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2081                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2082
2083                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2084
2085                 grp->nr_tasks++;
2086                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2087         }
2088
2089         rcu_read_lock();
2090         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2091
2092         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2093                 goto no_join;
2094
2095         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2096         if (!grp)
2097                 goto no_join;
2098
2099         my_grp = p->numa_group;
2100         if (grp == my_grp)
2101                 goto no_join;
2102
2103         /*
2104          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2105          * the other task will join us.
2106          */
2107         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2108                 goto no_join;
2109
2110         /*
2111          * Tie-break on the grp address.
2112          */
2113         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2114                 goto no_join;
2115
2116         /* Always join threads in the same process. */
2117         if (tsk->mm == current->mm)
2118                 join = true;
2119
2120         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2121         if (flags & TNF_SHARED)
2122                 join = true;
2123
2124         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2125         *priv = !join;
2126
2127         if (join && !get_numa_group(grp))
2128                 goto no_join;
2129
2130         rcu_read_unlock();
2131
2132         if (!join)
2133                 return;
2134
2135         BUG_ON(irqs_disabled());
2136         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2137
2138         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2139                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2140                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2141         }
2142         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2143         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2144
2145         my_grp->nr_tasks--;
2146         grp->nr_tasks++;
2147
2148         spin_unlock(&my_grp->lock);
2149         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2150
2151         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2152
2153         put_numa_group(my_grp);
2154         return;
2155
2156 no_join:
2157         rcu_read_unlock();
2158         return;
2159 }
2160
2161 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2162 {
2163         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2164         void *numa_faults = p->numa_faults;
2165         unsigned long flags;
2166         int i;
2167
2168         if (grp) {
2169                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2170                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2171                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2172                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2173
2174                 grp->nr_tasks--;
2175                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2176                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2177                 put_numa_group(grp);
2178         }
2179
2180         p->numa_faults = NULL;
2181         kfree(numa_faults);
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2186  */
2187 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2188 {
2189         struct task_struct *p = current;
2190         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2191         int cpu_node = task_node(current);
2192         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2193         struct numa_group *ng;
2194         int priv;
2195
2196         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2197                 return;
2198
2199         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2200         if (!p->mm)
2201                 return;
2202
2203         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2204         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2205                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2206                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2207
2208                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2209                 if (!p->numa_faults)
2210                         return;
2211
2212                 p->total_numa_faults = 0;
2213                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2214         }
2215
2216         /*
2217          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2218          * to be private if the accessing pid has not changed
2219          */
2220         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2221                 priv = 1;
2222         } else {
2223                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2224                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2225                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2226         }
2227
2228         /*
2229          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2230          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2231          * actively using should be counted as local. This allows the
2232          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2233          */
2234         ng = p->numa_group;
2235         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2236                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2237                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2238                 local = 1;
2239
2240         task_numa_placement(p);
2241
2242         /*
2243          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2244          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2245          */
2246         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2247                 numa_migrate_preferred(p);
2248
2249         if (migrated)
2250                 p->numa_pages_migrated += pages;
2251         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2252                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2253
2254         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2255         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2256         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2257 }
2258
2259 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2260 {
2261         /*
2262          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2263          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2264          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2265          * much of an issue though, since this is just used for
2266          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2267          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2268          */
2269         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2270         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2271 }
2272
2273 /*
2274  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2275  * Triggered from task_tick_numa().
2276  */
2277 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2278 {
2279         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2280         struct task_struct *p = current;
2281         struct mm_struct *mm = p->mm;
2282         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2283         struct vm_area_struct *vma;
2284         unsigned long start, end;
2285         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2286         long pages, virtpages;
2287
2288         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2289
2290         work->next = work; /* protect against double add */
2291         /*
2292          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2293          *
2294          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2295          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2296          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2297          * work.
2298          */
2299         if (p->flags & PF_EXITING)
2300                 return;
2301
2302         if (!mm->numa_next_scan) {
2303                 mm->numa_next_scan = now +
2304                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2305         }
2306
2307         /*
2308          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2309          */
2310         migrate = mm->numa_next_scan;
2311         if (time_before(now, migrate))
2312                 return;
2313
2314         if (p->numa_scan_period == 0) {
2315                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2316                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2317         }
2318
2319         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2320         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2321                 return;
2322
2323         /*
2324          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2325          * the next time around.
2326          */
2327         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2328
2329         start = mm->numa_scan_offset;
2330         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2331         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2332         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2333         if (!pages)
2334                 return;
2335
2336
2337         down_read(&mm->mmap_sem);
2338         vma = find_vma(mm, start);
2339         if (!vma) {
2340                 reset_ptenuma_scan(p);
2341                 start = 0;
2342                 vma = mm->mmap;
2343         }
2344         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2345                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2346                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2347                         continue;
2348                 }
2349
2350                 /*
2351                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2352                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2353                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2354                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2355                  */
2356                 if (!vma->vm_mm ||
2357                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2358                         continue;
2359
2360                 /*
2361                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2362                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2363                  */
2364                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2365                         continue;
2366
2367                 do {
2368                         start = max(start, vma->vm_start);
2369                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2370                         end = min(end, vma->vm_end);
2371                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2372
2373                         /*
2374                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2375                          * hpages that have at least one present PTE that
2376                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2377                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2378                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2379                          * areas faster.
2380                          */
2381                         if (nr_pte_updates)
2382                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2383                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2384
2385                         start = end;
2386                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2387                                 goto out;
2388
2389                         cond_resched();
2390                 } while (end != vma->vm_end);
2391         }
2392
2393 out:
2394         /*
2395          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2396          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2397          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2398          * scanner to the start so check it now.
2399          */
2400         if (vma)
2401                 mm->numa_scan_offset = start;
2402         else
2403                 reset_ptenuma_scan(p);
2404         up_read(&mm->mmap_sem);
2405
2406         /*
2407          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2408          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2409          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2410          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2411          */
2412         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2413                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2414                 p->node_stamp += 32 * diff;
2415         }
2416 }
2417
2418 /*
2419  * Drive the periodic memory faults..
2420  */
2421 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2422 {
2423         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2424         u64 period, now;
2425
2426         /*
2427          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2428          */
2429         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2430                 return;
2431
2432         /*
2433          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2434          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2435          * task needs to have done some actual work before we bother with
2436          * NUMA placement.
2437          */
2438         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2439         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2440
2441         if (now > curr->node_stamp + period) {
2442                 if (!curr->node_stamp)
2443                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2444                 curr->node_stamp += period;
2445
2446                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2447                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2448                         task_work_add(curr, work, true);
2449                 }
2450         }
2451 }
2452 #else
2453 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2454 {
2455 }
2456
2457 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2458 {
2459 }
2460
2461 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2462 {
2463 }
2464 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2465
2466 static void
2467 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2468 {
2469         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2470         if (!parent_entity(se))
2471                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2472 #ifdef CONFIG_SMP
2473         if (entity_is_task(se)) {
2474                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2475
2476                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2477                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2478         }
2479 #endif
2480         cfs_rq->nr_running++;
2481 }
2482
2483 static void
2484 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2485 {
2486         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2487         if (!parent_entity(se))
2488                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2489 #ifdef CONFIG_SMP
2490         if (entity_is_task(se)) {
2491                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2492                 list_del_init(&se->group_node);
2493         }
2494 #endif
2495         cfs_rq->nr_running--;
2496 }
2497
2498 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2499 # ifdef CONFIG_SMP
2500 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2501 {
2502         long tg_weight;
2503
2504         /*
2505          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2506          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2507          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2508          */
2509         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2510         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2511         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2512
2513         return tg_weight;
2514 }
2515
2516 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2517 {
2518         long tg_weight, load, shares;
2519
2520         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2521         load = cfs_rq->load.weight;
2522
2523         shares = (tg->shares * load);
2524         if (tg_weight)
2525                 shares /= tg_weight;
2526
2527         if (shares < MIN_SHARES)
2528                 shares = MIN_SHARES;
2529         if (shares > tg->shares)
2530                 shares = tg->shares;
2531
2532         return shares;
2533 }
2534 # else /* CONFIG_SMP */
2535 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2536 {
2537         return tg->shares;
2538 }
2539 # endif /* CONFIG_SMP */
2540 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2541                             unsigned long weight)
2542 {
2543         if (se->on_rq) {
2544                 /* commit outstanding execution time */
2545                 if (cfs_rq->curr == se)
2546                         update_curr(cfs_rq);
2547                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2548         }
2549
2550         update_load_set(&se->load, weight);
2551
2552         if (se->on_rq)
2553                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2554 }
2555
2556 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2557
2558 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2559 {
2560         struct task_group *tg;
2561         struct sched_entity *se;
2562         long shares;
2563
2564         tg = cfs_rq->tg;
2565         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2566         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2567                 return;
2568 #ifndef CONFIG_SMP
2569         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2570                 return;
2571 #endif
2572         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2573
2574         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2575 }
2576 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2577 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2578 {
2579 }
2580 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2581
2582 #ifdef CONFIG_SMP
2583 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2584 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2585         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2586         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2587         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2588         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2589         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2590         0x85aac367, 0x82cd8698,
2591 };
2592
2593 /*
2594  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2595  * over-estimates when re-combining.
2596  */
2597 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2598             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2599          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2600         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2601 };
2602
2603 /*
2604  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2605  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2606  * were generated:
2607  */
2608 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2609             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2610         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2611 };
2612
2613 /*
2614  * Approximate:
2615  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2616  */
2617 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2618 {
2619         unsigned int local_n;
2620
2621         if (!n)
2622                 return val;
2623         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2624                 return 0;
2625
2626         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2627         local_n = n;
2628
2629         /*
2630          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2631          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2632          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2633          *
2634          * To achieve constant time decay_load.
2635          */
2636         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2637                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2638                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2639         }
2640
2641         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2642         return val;
2643 }
2644
2645 /*
2646  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2647  * average will be: \Sum 1024*y^n
2648  *
2649  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2650  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2651  */
2652 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2653 {
2654         u32 contrib = 0;
2655
2656         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2657                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2658         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2659                 return LOAD_AVG_MAX;
2660
2661         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2662         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2663         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2664         contrib = decay_load(contrib, n);
2665         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2666 }
2667
2668 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2669
2670 /*
2671  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2672  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2673  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2674  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2675  *
2676  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2677  *      p0            p1           p2
2678  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2679  *
2680  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2681  *
2682  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2683  * following representation of historical load:
2684  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2685  *
2686  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2687  *   y^32 = 0.5
2688  *
2689  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2690  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2691  * (u_0).
2692  *
2693  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2694  * sum again by y is sufficient to update:
2695  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2696  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2697  */
2698 static __always_inline int
2699 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2700                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2701 {
2702         u64 delta, scaled_delta, periods;
2703         u32 contrib;
2704         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2705         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2706
2707         delta = now - sa->last_update_time;
2708         /*
2709          * This should only happen when time goes backwards, which it
2710          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2711          */
2712         if ((s64)delta < 0) {
2713                 sa->last_update_time = now;
2714                 return 0;
2715         }
2716
2717         /*
2718          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2719          * approximation of 1us and fast to compute.
2720          */
2721         delta >>= 10;
2722         if (!delta)
2723                 return 0;
2724         sa->last_update_time = now;
2725
2726         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2727         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2728
2729         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2730         delta_w = sa->period_contrib;
2731         if (delta + delta_w >= 1024) {
2732                 decayed = 1;
2733
2734                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2735                 sa->period_contrib = 0;
2736
2737                 /*
2738                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2739                  * out how much from delta we need to complete the current
2740                  * period and accrue it.
2741                  */
2742                 delta_w = 1024 - delta_w;
2743                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2744                 if (weight) {
2745                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2746                         if (cfs_rq) {
2747                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2748                                                 weight * scaled_delta_w;
2749                         }
2750                 }
2751                 if (running)
2752                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2753
2754                 delta -= delta_w;
2755
2756                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2757                 periods = delta / 1024;
2758                 delta %= 1024;
2759
2760                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2761                 if (cfs_rq) {
2762                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2763                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2764                 }
2765                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2766
2767                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2768                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2769                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2770                 if (weight) {
2771                         sa->load_sum += weight * contrib;
2772                         if (cfs_rq)
2773                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2774                 }
2775                 if (running)
2776                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2777         }
2778
2779         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2780         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2781         if (weight) {
2782                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2783                 if (cfs_rq)
2784                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2785         }
2786         if (running)
2787                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2788
2789         sa->period_contrib += delta;
2790
2791         if (decayed) {
2792                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2793                 if (cfs_rq) {
2794                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2795                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2796                 }
2797                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2798         }
2799
2800         return decayed;
2801 }
2802
2803 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2804 /*
2805  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2806  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2807  */
2808 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2809 {
2810         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2811
2812         /*
2813          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2814          */
2815         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2816                 return;
2817
2818         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2819                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2820                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2821         }
2822 }
2823
2824 /*
2825  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2826  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2827  * including the state of rq->lock, should be made.
2828  */
2829 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2830                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2831 {
2832         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2833                 return;
2834
2835         /*
2836          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2837          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2838          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2839          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2840          * the wakee more load sounds not bad.
2841          */
2842         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2843                 u64 p_last_update_time;
2844                 u64 n_last_update_time;
2845
2846 #ifndef CONFIG_64BIT
2847                 u64 p_last_update_time_copy;
2848                 u64 n_last_update_time_copy;
2849
2850                 do {
2851                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2852                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2853
2854                         smp_rmb();
2855
2856                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2857                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2858
2859                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2860                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2861 #else
2862                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2863                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2864 #endif
2865                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2866                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2867                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2868         }
2869 }
2870 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2871 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2872 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2873
2874 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2875
2876 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2877 {
2878         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2879         int cpu = cpu_of(rq);
2880
2881         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2882                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2883
2884                 /*
2885                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2886                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2887                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2888                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2889                  * the next tick/schedule should update.
2890                  *
2891                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2892                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2893                  * number include things like RT tasks.
2894                  *
2895                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2896                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2897                  *
2898                  * See cpu_util().
2899                  */
2900                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2901                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2902         }
2903 }
2904
2905 /*
2906  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2907  *
2908  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2909  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2910  * values.
2911  */
2912 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2913         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2914         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2915         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2916         res = var - val;                                        \
2917         if (res > var)                                          \
2918                 res = 0;                                        \
2919         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2920 } while (0)
2921
2922 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2923 static inline int
2924 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2925 {
2926         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2927         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2928
2929         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2930                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2931                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2932                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2933                 removed_load = 1;
2934         }
2935
2936         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2937                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2938                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2939                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2940                 removed_util = 1;
2941         }
2942
2943         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2944                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2945
2946 #ifndef CONFIG_64BIT
2947         smp_wmb();
2948         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2949 #endif
2950
2951         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2952                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2953
2954         return decayed || removed_load;
2955 }
2956
2957 /* Update task and its cfs_rq load average */
2958 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2959 {
2960         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2961         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2962         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2963         int cpu = cpu_of(rq);
2964
2965         /*
2966          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2967          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2968          */
2969         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2970                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2971                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2972
2973         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2974                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2975 }
2976
2977 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2978 {
2979         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2980                 goto skip_aging;
2981
2982         /*
2983          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2984          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2985          */
2986         if (se->avg.last_update_time) {
2987                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2988                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2989
2990                 /*
2991                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2992                  * absent from the fair class for too long.
2993                  */
2994         }
2995
2996 skip_aging:
2997         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2998         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2999         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3000         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3001         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3002
3003         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3004 }
3005
3006 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3007 {
3008         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3009                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3010                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3011
3012         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3013         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3014         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3015         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3016
3017         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3018 }
3019
3020 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3021 static inline void
3022 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3023 {
3024         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3025         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3026         int migrated, decayed;
3027
3028         migrated = !sa->last_update_time;
3029         if (!migrated) {
3030                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3031                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3032                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3033         }
3034
3035         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3036
3037         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3038         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3039
3040         if (migrated)
3041                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3042
3043         if (decayed || migrated)
3044                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3045 }
3046
3047 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3048 static inline void
3049 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3050 {
3051         update_load_avg(se, 1);
3052
3053         cfs_rq->runnable_load_avg =
3054                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3055         cfs_rq->runnable_load_sum =
3056                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3057 }
3058
3059 #ifndef CONFIG_64BIT
3060 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3061 {
3062         u64 last_update_time_copy;
3063         u64 last_update_time;
3064
3065         do {
3066                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3067                 smp_rmb();
3068                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3069         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3070
3071         return last_update_time;
3072 }
3073 #else
3074 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3075 {
3076         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3077 }
3078 #endif
3079
3080 /*
3081  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3082  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3083  */
3084 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3085 {
3086         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3087         u64 last_update_time;
3088
3089         /*
3090          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3091          * from its (source) cfs_rq
3092          */
3093         if (se->avg.last_update_time == 0)
3094                 return;
3095
3096         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3097
3098         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3099         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3100         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3101 }
3102
3103 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3104 {
3105         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3106 }
3107
3108 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3109 {
3110         return cfs_rq->avg.load_avg;
3111 }
3112
3113 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3114
3115 #else /* CONFIG_SMP */
3116
3117 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3118 {
3119         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3120         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3121
3122         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3123 }
3124
3125 static inline void
3126 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3127 static inline void
3128 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3129 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3130
3131 static inline void
3132 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3133 static inline void
3134 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3135
3136 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3137 {
3138         return 0;
3139 }
3140
3141 #endif /* CONFIG_SMP */
3142
3143 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3144 {
3145 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3146         struct task_struct *tsk = NULL;
3147
3148         if (entity_is_task(se))
3149                 tsk = task_of(se);
3150
3151         if (se->statistics.sleep_start) {
3152                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3153
3154                 if ((s64)delta < 0)
3155                         delta = 0;
3156
3157                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3158                         se->statistics.sleep_max = delta;
3159
3160                 se->statistics.sleep_start = 0;
3161                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3162
3163                 if (tsk) {
3164                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3165                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3166                 }
3167         }
3168         if (se->statistics.block_start) {
3169                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3170
3171                 if ((s64)delta < 0)
3172                         delta = 0;
3173
3174                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3175                         se->statistics.block_max = delta;
3176
3177                 se->statistics.block_start = 0;
3178                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3179
3180                 if (tsk) {
3181                         if (tsk->in_iowait) {
3182                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3183                                 se->statistics.iowait_count++;
3184                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3185                         }
3186
3187                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3188
3189                         /*
3190                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3191                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3192                          * amount of time that the task spent sleeping:
3193                          */
3194                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3195                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3196                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3197                                                 delta >> 20);
3198                         }
3199                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3200                 }
3201         }
3202 #endif
3203 }
3204
3205 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3206 {
3207 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3208         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3209
3210         if (d < 0)
3211                 d = -d;
3212
3213         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3214                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3215 #endif
3216 }
3217
3218 static void
3219 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3220 {
3221         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3222
3223         /*
3224          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3225          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3226          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3227          * stays open at the end.
3228          */
3229         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3230                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3231
3232         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3233         if (!initial) {
3234                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3235
3236                 /*
3237                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3238                  * for a gentler effect of sleepers:
3239                  */
3240                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3241                         thresh >>= 1;
3242
3243                 vruntime -= thresh;
3244         }
3245
3246         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3247         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3248 }
3249
3250 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3251
3252 static inline void check_schedstat_required(void)
3253 {
3254 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3255         if (schedstat_enabled())
3256                 return;
3257
3258         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3259         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3260                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3261                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3262                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3263                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3264                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3265                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3266                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3267                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3268         }
3269 #endif
3270 }
3271
3272
3273 /*
3274  * MIGRATION
3275  *
3276  *      dequeue
3277  *        update_curr()
3278  *          update_min_vruntime()
3279  *        vruntime -= min_vruntime
3280  *
3281  *      enqueue
3282  *        update_curr()
3283  *          update_min_vruntime()
3284  *        vruntime += min_vruntime
3285  *
3286  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3287  * min_vruntime are up-to-date.
3288  *
3289  * WAKEUP (remote)
3290  *
3291  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3292  *        vruntime -= min_vruntime
3293  *
3294  *      enqueue
3295  *        update_curr()
3296  *          update_min_vruntime()
3297  *        vruntime += min_vruntime
3298  *
3299  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3300  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3301  */
3302
3303 static void
3304 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3305 {
3306         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3307         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3308
3309         /*
3310          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3311          * update_curr().
3312          */
3313         if (renorm && curr)
3314                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3315
3316         update_curr(cfs_rq);
3317
3318         /*
3319          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3320          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3321          * placed in the past could significantly boost this task to the
3322          * fairness detriment of existing tasks.
3323          */
3324         if (renorm && !curr)
3325                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3326
3327         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3328         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3329         update_cfs_shares(cfs_rq);
3330
3331         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3332                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3333                 if (schedstat_enabled())
3334                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3335         }
3336
3337         check_schedstat_required();
3338         if (schedstat_enabled()) {
3339                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3340                 check_spread(cfs_rq, se);
3341         }
3342         if (!curr)
3343                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3344         se->on_rq = 1;
3345
3346         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3347                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3348                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3349         }
3350 }
3351
3352 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3353 {
3354         for_each_sched_entity(se) {
3355                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3356                 if (cfs_rq->last != se)
3357                         break;
3358
3359                 cfs_rq->last = NULL;
3360         }
3361 }
3362
3363 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3364 {
3365         for_each_sched_entity(se) {
3366                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3367                 if (cfs_rq->next != se)
3368                         break;
3369
3370                 cfs_rq->next = NULL;
3371         }
3372 }
3373
3374 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3375 {
3376         for_each_sched_entity(se) {
3377                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3378                 if (cfs_rq->skip != se)
3379                         break;
3380
3381                 cfs_rq->skip = NULL;
3382         }
3383 }
3384
3385 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3386 {
3387         if (cfs_rq->last == se)
3388                 __clear_buddies_last(se);
3389
3390         if (cfs_rq->next == se)
3391                 __clear_buddies_next(se);
3392
3393         if (cfs_rq->skip == se)
3394                 __clear_buddies_skip(se);
3395 }
3396
3397 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3398
3399 static void
3400 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3401 {
3402         /*
3403          * Update run-time statistics of the 'current'.
3404          */
3405         update_curr(cfs_rq);
3406         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3407
3408         if (schedstat_enabled())
3409                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3410
3411         clear_buddies(cfs_rq, se);
3412
3413         if (se != cfs_rq->curr)
3414                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3415         se->on_rq = 0;
3416         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3417
3418         /*
3419          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3420          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3421          * movement in our normalized position.
3422          */
3423         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3424                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3425
3426         /* return excess runtime on last dequeue */
3427         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3428
3429         update_min_vruntime(cfs_rq);
3430         update_cfs_shares(cfs_rq);
3431 }
3432
3433 /*
3434  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3435  */
3436 static void
3437 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3438 {
3439         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3440         struct sched_entity *se;
3441         s64 delta;
3442
3443         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3444         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3445         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3446                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3447                 /*
3448                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3449                  * re-elected due to buddy favours.
3450                  */
3451                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3452                 return;
3453         }
3454
3455         /*
3456          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3457          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3458          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3459          */
3460         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3461                 return;
3462
3463         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3464         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3465
3466         if (delta < 0)
3467                 return;
3468
3469         if (delta > ideal_runtime)
3470                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3471 }
3472
3473 static void
3474 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3475 {
3476         /* 'current' is not kept within the tree. */
3477         if (se->on_rq) {
3478                 /*
3479                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3480                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3481                  * runqueue.
3482                  */
3483                 if (schedstat_enabled())
3484                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3485                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3486                 update_load_avg(se, 1);
3487         }
3488
3489         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3490         cfs_rq->curr = se;
3491 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3492         /*
3493          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3494          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3495          * when there are only lesser-weight tasks around):
3496          */
3497         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3498                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3499                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3500         }
3501 #endif
3502         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3503 }
3504
3505 static int
3506 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3507
3508 /*
3509  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3510  * 1) keep things fair between processes/task groups
3511  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3512  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3513  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3514  */
3515 static struct sched_entity *
3516 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3517 {
3518         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3519         struct sched_entity *se;
3520
3521         /*
3522          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3523          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3524          */
3525         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3526                 left = curr;
3527
3528         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3529
3530         /*
3531          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3532          * be done without getting too unfair.
3533          */
3534         if (cfs_rq->skip == se) {
3535                 struct sched_entity *second;
3536
3537                 if (se == curr) {
3538                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3539                 } else {
3540                         second = __pick_next_entity(se);
3541                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3542                                 second = curr;
3543                 }
3544
3545                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3546                         se = second;
3547         }
3548
3549         /*
3550          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3551          */
3552         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3553                 se = cfs_rq->last;
3554
3555         /*
3556          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3557          */
3558         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3559                 se = cfs_rq->next;
3560
3561         clear_buddies(cfs_rq, se);
3562
3563         return se;
3564 }
3565
3566 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3567
3568 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3569 {
3570         /*
3571          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3572          * was not called and update_curr() has to be done:
3573          */
3574         if (prev->on_rq)
3575                 update_curr(cfs_rq);
3576
3577         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3578         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3579
3580         if (schedstat_enabled()) {
3581                 check_spread(cfs_rq, prev);
3582                 if (prev->on_rq)
3583                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3584         }
3585
3586         if (prev->on_rq) {
3587                 /* Put 'current' back into the tree. */
3588                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3589                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3590                 update_load_avg(prev, 0);
3591         }
3592         cfs_rq->curr = NULL;
3593 }
3594
3595 static void
3596 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3597 {
3598         /*
3599          * Update run-time statistics of the 'current'.
3600          */
3601         update_curr(cfs_rq);
3602
3603         /*
3604          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3605          */
3606         update_load_avg(curr, 1);
3607         update_cfs_shares(cfs_rq);
3608
3609 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3610         /*
3611          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3612          * validating it and just reschedule.
3613          */
3614         if (queued) {
3615                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3616                 return;
3617         }
3618         /*
3619          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3620          */
3621         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3622                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3623                 return;
3624 #endif
3625
3626         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3627                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3628 }
3629
3630
3631 /**************************************************
3632  * CFS bandwidth control machinery
3633  */
3634
3635 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3636
3637 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3638 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3639
3640 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3641 {
3642         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3643 }
3644
3645 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3646 {
3647         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3648 }
3649
3650 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3651 {
3652         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3653 }
3654 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3655 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3656 {
3657         return true;
3658 }
3659
3660 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3661 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3662 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3663
3664 /*
3665  * default period for cfs group bandwidth.
3666  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3667  */
3668 static inline u64 default_cfs_period(void)
3669 {
3670         return 100000000ULL;
3671 }
3672
3673 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3674 {
3675         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3676 }
3677
3678 /*
3679  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3680  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3681  * additional synchronization around rq->lock.
3682  *
3683  * requires cfs_b->lock
3684  */
3685 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3686 {
3687         u64 now;
3688
3689         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3690                 return;
3691
3692         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3693         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3694         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3695 }
3696
3697 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3698 {
3699         return &tg->cfs_bandwidth;
3700 }
3701
3702 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3703 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3704 {
3705         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3706                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3707
3708         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3709 }
3710
3711 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3712 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3713 {
3714         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3715         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3716         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3717
3718         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3719         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3720
3721         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3722         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3723                 amount = min_amount;
3724         else {
3725                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3726
3727                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3728                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3729                         cfs_b->runtime -= amount;
3730                         cfs_b->idle = 0;
3731                 }
3732         }
3733         expires = cfs_b->runtime_expires;
3734         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3735
3736         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3737         /*
3738          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3739          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3740          * issued.
3741          */
3742         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3743                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3744
3745         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3746 }
3747
3748 /*
3749  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3750  * fact that rq->clock snapshots this value.
3751  */
3752 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3753 {
3754         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3755
3756         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3757         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3758                 return;
3759
3760         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3761                 return;
3762
3763         /*
3764          * If the local deadline has passed we have to consider the
3765          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3766          * has not truly expired.
3767          *
3768          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3769          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3770          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3771          * exact equality, so a partial write will still work.
3772          */
3773
3774         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3775                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3776                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3777         } else {
3778                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3779                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3780         }
3781 }
3782
3783 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3784 {
3785         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3786         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3787         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3788
3789         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3790                 return;
3791
3792         /*
3793          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3794          * hierarchy can be throttled
3795          */
3796         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3797                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3798 }
3799
3800 static __always_inline
3801 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3802 {
3803         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3804                 return;
3805
3806         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3807 }
3808
3809 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3810 {
3811         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3812 }
3813
3814 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3815 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3816 {
3817         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3818 }
3819
3820 /*
3821  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3822  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3823  * load-balance operations.
3824  */
3825 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3826                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3827 {
3828         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3829
3830         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3831         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3832
3833         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3834                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3835 }
3836
3837 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3838 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3839 {
3840         struct rq *rq = data;
3841         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3842
3843         cfs_rq->throttle_count--;
3844 #ifdef CONFIG_SMP
3845         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3846                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3847                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3848                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3849         }
3850 #endif
3851
3852         return 0;
3853 }
3854
3855 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3856 {
3857         struct rq *rq = data;
3858         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3859
3860         /* group is entering throttled state, stop time */
3861         if (!cfs_rq->throttle_count)
3862                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3863         cfs_rq->throttle_count++;
3864
3865         return 0;
3866 }
3867
3868 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3869 {
3870         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3871         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3872         struct sched_entity *se;
3873         long task_delta, dequeue = 1;
3874         bool empty;
3875
3876         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3877
3878         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3879         rcu_read_lock();
3880         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3881         rcu_read_unlock();
3882
3883         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3884         for_each_sched_entity(se) {
3885                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3886                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3887                 if (!se->on_rq)
3888                         break;
3889
3890                 if (dequeue)
3891                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3892                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3893
3894                 if (qcfs_rq->load.weight)
3895                         dequeue = 0;
3896         }
3897
3898         if (!se)
3899                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3900
3901         cfs_rq->throttled = 1;
3902         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3903         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3904         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3905
3906         /*
3907          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3908          * distribute_cfs_runtime will not see us
3909          */
3910         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3911
3912         /*
3913          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3914          * timer is running.
3915          */
3916         if (empty)
3917                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3918
3919         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3920 }
3921
3922 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3923 {
3924         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3925         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3926         struct sched_entity *se;
3927         int enqueue = 1;
3928         long task_delta;
3929
3930         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3931
3932         cfs_rq->throttled = 0;
3933
3934         update_rq_clock(rq);
3935
3936         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3937         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3938         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3939         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3940
3941         /* update hierarchical throttle state */
3942         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3943
3944         if (!cfs_rq->load.weight)
3945                 return;
3946
3947         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3948         for_each_sched_entity(se) {
3949                 if (se->on_rq)
3950                         enqueue = 0;
3951
3952                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3953                 if (enqueue)
3954                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3955                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3956
3957                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3958                         break;
3959         }
3960
3961         if (!se)
3962                 add_nr_running(rq, task_delta);
3963
3964         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3965         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3966                 resched_curr(rq);
3967 }
3968
3969 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3970                 u64 remaining, u64 expires)
3971 {
3972         struct cfs_rq *cfs_rq;
3973         u64 runtime;
3974         u64 starting_runtime = remaining;
3975
3976         rcu_read_lock();
3977         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3978                                 throttled_list) {
3979                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3980
3981                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3982                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3983                         goto next;
3984
3985                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3986                 if (runtime > remaining)
3987                         runtime = remaining;
3988                 remaining -= runtime;
3989
3990                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3991                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3992
3993                 /* we check whether we're throttled above */
3994                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3995                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3996
3997 next:
3998                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3999
4000                 if (!remaining)
4001                         break;
4002         }
4003         rcu_read_unlock();
4004
4005         return starting_runtime - remaining;
4006 }
4007
4008 /*
4009  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4010  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4011  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4012  * used to track this state.
4013  */
4014 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4015 {
4016         u64 runtime, runtime_expires;
4017         int throttled;
4018
4019         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4020         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4021                 goto out_deactivate;
4022
4023         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4024         cfs_b->nr_periods += overrun;
4025
4026         /*
4027          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4028          * we're going inactive then everything else can be deferred
4029          */
4030         if (cfs_b->idle && !throttled)
4031                 goto out_deactivate;
4032
4033         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4034
4035         if (!throttled) {
4036                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4037                 cfs_b->idle = 1;
4038                 return 0;
4039         }
4040
4041         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4042         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4043
4044         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4045
4046         /*
4047          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4048          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4049          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4050          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4051          * only by limited amounts in that extreme case.
4052          */
4053         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4054                 runtime = cfs_b->runtime;
4055                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4056                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4057                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4058                                                  runtime_expires);
4059                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4060
4061                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4062
4063                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4064         }
4065
4066         /*
4067          * While we are ensured activity in the period following an
4068          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4069          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4070          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4071          */
4072         cfs_b->idle = 0;
4073
4074         return 0;
4075
4076 out_deactivate:
4077         return 1;
4078 }
4079
4080 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4081 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4082 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4083 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4084 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4085 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4086
4087 /*
4088  * Are we near the end of the current quota period?
4089  *
4090  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4091  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4092  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4093  */
4094 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4095 {
4096         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4097         u64 remaining;
4098
4099         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4100         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4101                 return 1;
4102
4103         /* is a quota refresh about to occur? */
4104         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4105         if (remaining < min_expire)
4106                 return 1;
4107
4108         return 0;
4109 }
4110
4111 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4112 {
4113         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4114
4115         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4116         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4117                 return;
4118
4119         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4120                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4121                         HRTIMER_MODE_REL);
4122 }
4123
4124 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4125 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4126 {
4127         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4128         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4129
4130         if (slack_runtime <= 0)
4131                 return;
4132
4133         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4134         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4135             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4136                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4137
4138                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4139                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4140                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4141                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4142         }
4143         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4144
4145         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4146         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4147 }
4148
4149 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4150 {
4151         if (!cfs_bandwidth_used())
4152                 return;
4153
4154         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4155                 return;
4156
4157         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4158 }
4159
4160 /*
4161  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4162  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4163  */
4164 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4165 {
4166         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4167         u64 expires;
4168
4169         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4170         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4171         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4172                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4173                 return;
4174         }
4175
4176         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4177                 runtime = cfs_b->runtime;
4178
4179         expires = cfs_b->runtime_expires;
4180         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4181
4182         if (!runtime)
4183                 return;
4184
4185         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4186
4187         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4188         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4189                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4190         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4191 }
4192
4193 /*
4194  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4195  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4196  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4197  */
4198 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4199 {
4200         if (!cfs_bandwidth_used())
4201                 return;
4202
4203         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4204         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4205                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4206                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4207                 struct task_group *tg;
4208
4209                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4210
4211                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4212                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4213                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4214                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4215                                 break;
4216                 }
4217                 if (tg) {
4218                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4219                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4220                 }
4221         }
4222
4223         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4224         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4225                 return;
4226
4227         /* ensure the group is not already throttled */
4228         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4229                 return;
4230
4231         /* update runtime allocation */
4232         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4233         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4234                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4235 }
4236
4237 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4238 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4239 {
4240         if (!cfs_bandwidth_used())
4241                 return false;
4242
4243         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4244                 return false;
4245
4246         /*
4247          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4248          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4249          */
4250         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4251                 return true;
4252
4253         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4254         return true;
4255 }
4256
4257 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4258 {
4259         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4260                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4261
4262         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4263
4264         return HRTIMER_NORESTART;
4265 }
4266
4267 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4268 {
4269         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4270                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4271         int overrun;
4272         int idle = 0;
4273
4274         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4275         for (;;) {
4276                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4277                 if (!overrun)
4278                         break;
4279
4280                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4281         }
4282         if (idle)
4283                 cfs_b->period_active = 0;
4284         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4285
4286         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4287 }
4288
4289 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4290 {
4291         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4292         cfs_b->runtime = 0;
4293         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4294         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4295
4296         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4297         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4298         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4299         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4300         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4301 }
4302
4303 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4304 {
4305         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4306         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4307 }
4308
4309 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4310 {
4311         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4312
4313         if (!cfs_b->period_active) {
4314                 cfs_b->period_active = 1;
4315                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4316                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4317         }
4318 }
4319
4320 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4321 {
4322         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4323         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4324                 return;
4325
4326         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4327         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4328 }
4329
4330 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4331 {
4332         struct cfs_rq *cfs_rq;
4333
4334         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4335                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4336
4337                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4338                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4339                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4340         }
4341 }
4342
4343 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4344 {
4345         struct cfs_rq *cfs_rq;
4346
4347         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4348                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4349                         continue;
4350
4351                 /*
4352                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4353                  * there's some valid quota amount
4354                  */
4355                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4356                 /*
4357                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4358                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4359                  */
4360                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4361
4362                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4363                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4364         }
4365 }
4366
4367 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4368 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4369 {
4370         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4371 }
4372
4373 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4374 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4375 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4376 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4377
4378 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4379 {
4380         return 0;
4381 }
4382
4383 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4384 {
4385         return 0;
4386 }
4387
4388 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4389                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4390 {
4391         return 0;
4392 }
4393
4394 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4395
4396 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4397 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4398 #endif
4399
4400 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4401 {
4402         return NULL;
4403 }
4404 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4405 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4406 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4407
4408 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4409
4410 /**************************************************
4411  * CFS operations on tasks:
4412  */
4413
4414 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4415 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4416 {
4417         struct sched_entity *se = &p->se;
4418         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4419
4420         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4421
4422         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4423                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4424                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4425                 s64 delta = slice - ran;
4426
4427                 if (delta < 0) {
4428                         if (rq->curr == p)
4429                                 resched_curr(rq);
4430                         return;
4431                 }
4432                 hrtick_start(rq, delta);
4433         }
4434 }
4435
4436 /*
4437  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4438  * current task is from our class and nr_running is low enough
4439  * to matter.
4440  */
4441 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4442 {
4443         struct task_struct *curr = rq->curr;
4444
4445         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4446                 return;
4447
4448         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4449                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4450 }
4451 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4452 static inline void
4453 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4454 {
4455 }
4456
4457 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4458 {
4459 }
4460 #endif
4461
4462 /*
4463  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4464  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4465  * then put the task into the rbtree:
4466  */
4467 static void
4468 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4469 {
4470         struct cfs_rq *cfs_rq;
4471         struct sched_entity *se = &p->se;
4472
4473         for_each_sched_entity(se) {
4474                 if (se->on_rq)
4475                         break;
4476                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4477                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4478
4479                 /*
4480                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4481                  *
4482                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4483                  * post the final h_nr_running increment below.
4484                 */
4485                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4486                         break;
4487                 cfs_rq->h_nr_running++;
4488
4489                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4490         }
4491
4492         for_each_sched_entity(se) {
4493                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4494                 cfs_rq->h_nr_running++;
4495
4496                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4497                         break;
4498
4499                 update_load_avg(se, 1);
4500                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4501         }
4502
4503         if (!se)
4504                 add_nr_running(rq, 1);
4505
4506         hrtick_update(rq);
4507 }
4508
4509 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4510
4511 /*
4512  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4513  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4514  * update the fair scheduling stats:
4515  */
4516 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4517 {
4518         struct cfs_rq *cfs_rq;
4519         struct sched_entity *se = &p->se;
4520         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4521
4522         for_each_sched_entity(se) {
4523                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4524                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4525
4526                 /*
4527                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4528                  *
4529                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4530                  * post the final h_nr_running decrement below.
4531                 */
4532                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4533                         break;
4534                 cfs_rq->h_nr_running--;
4535
4536                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4537                 if (cfs_rq->load.weight) {
4538                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4539                         se = parent_entity(se);
4540                         /*
4541                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4542                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4543                          */
4544                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4545                                 set_next_buddy(se);
4546                         break;
4547                 }
4548                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4549         }
4550
4551         for_each_sched_entity(se) {
4552                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4553                 cfs_rq->h_nr_running--;
4554
4555                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4556                         break;
4557
4558                 update_load_avg(se, 1);
4559                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4560         }
4561
4562         if (!se)
4563                 sub_nr_running(rq, 1);
4564
4565         hrtick_update(rq);
4566 }
4567
4568 #ifdef CONFIG_SMP
4569 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4570 /*
4571  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4572  */
4573
4574 /*
4575  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4576  *
4577  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4578  *
4579  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4580  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4581  *
4582  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4583  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4584  *
4585  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4586  *
4587  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4588  *
4589  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4590  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4591  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4592  * fixed_power_int())
4593  *
4594  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4595  */
4596 #define DEGRADE_SHIFT           7
4597
4598 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4599 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4600         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4601         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4602         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4603         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4604         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4605 };
4606
4607 /*
4608  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4609  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4610  * adding any new load.
4611  */
4612 static unsigned long
4613 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4614 {
4615         int j = 0;
4616
4617         if (!missed_updates)
4618                 return load;
4619
4620         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4621                 return 0;
4622
4623         if (idx == 1)
4624                 return load >> missed_updates;
4625
4626         while (missed_updates) {
4627                 if (missed_updates % 2)
4628                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4629
4630                 missed_updates >>= 1;
4631                 j++;
4632         }
4633         return load;
4634 }
4635 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4636
4637 /**
4638  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4639  * @this_rq: The rq to update statistics for
4640  * @this_load: The current load
4641  * @pending_updates: The number of missed updates
4642  *
4643  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4644  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4645  *
4646  * This function computes a decaying average:
4647  *
4648  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4649  *
4650  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4651  * the @pending_updates argument.
4652  *
4653  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4654  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4655  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4656  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4657  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4658  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4659  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4660  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4661  *
4662  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4663  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4664  *
4665  * For regular NOHZ, this reduces to:
4666  *
4667  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4668  *
4669  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4670  * term.
4671  */
4672 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4673                             unsigned long pending_updates)
4674 {
4675         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4676         int i, scale;
4677
4678         this_rq->nr_load_updates++;
4679
4680         /* Update our load: */
4681         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4682         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4683                 unsigned long old_load, new_load;
4684
4685                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4686
4687                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4688 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4689                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4690                 if (tickless_load) {
4691                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4692                         /*
4693                          * old_load can never be a negative value because a
4694                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4695                          * original tickless_load.
4696                          */
4697                         old_load += tickless_load;
4698                 }
4699 #endif
4700                 new_load = this_load;
4701                 /*
4702                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4703                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4704                  * example.
4705                  */
4706                 if (new_load > old_load)
4707                         new_load += scale - 1;
4708
4709                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4710         }
4711
4712         sched_avg_update(this_rq);
4713 }
4714
4715 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4716 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4717 {
4718         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4719 }
4720
4721 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4722 /*
4723  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4724  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4725  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4726  *
4727  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4728  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4729  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4730  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4731  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4732  *
4733  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4734  */
4735
4736 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4737                                  unsigned long curr_jiffies,
4738                                  unsigned long load)
4739 {
4740         unsigned long pending_updates;
4741
4742         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4743         if (pending_updates) {
4744                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4745                 /*
4746                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4747                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4748                  * its weighted load.
4749                  */
4750                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4751         }
4752 }
4753
4754 /*
4755  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4756  * idle balance.
4757  */
4758 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4759 {
4760         /*
4761          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4762          */
4763         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4764                 return;
4765
4766         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4767 }
4768
4769 /*
4770  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4771  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4772  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4773  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4774  */
4775 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4776 {
4777         struct rq *this_rq = this_rq();
4778
4779         /*
4780          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4781          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4782          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4783          */
4784         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4785 }
4786
4787 /*
4788  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4789  */
4790 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4791 {
4792         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4793         struct rq *this_rq = this_rq();
4794         unsigned long load;
4795
4796         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4797                 return;
4798
4799         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4800         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4801         update_rq_clock(this_rq);
4802         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4803         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4804 }
4805 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4806 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4807                                         unsigned long curr_jiffies,
4808                                         unsigned long load) { }
4809 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4810
4811 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4812 {
4813 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4814         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4815         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4816 #endif
4817         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4818 }
4819
4820 /*
4821  * Called from scheduler_tick()
4822  */
4823 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4824 {
4825         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4826
4827         if (tick_nohz_tick_stopped())
4828                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4829         else
4830                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4831 }
4832
4833 /*
4834  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4835  * according to the scheduling class and "nice" value.
4836  *
4837  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4838  * balance conservatively.
4839  */
4840 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4841 {
4842         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4843         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4844
4845         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4846                 return total;
4847
4848         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4849 }
4850
4851 /*
4852  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4853  * according to the scheduling class and "nice" value.
4854  */
4855 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4856 {
4857         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4858         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4859
4860         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4861                 return total;
4862
4863         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4864 }
4865
4866 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4867 {
4868         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4869 }
4870
4871 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4872 {
4873         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4874 }
4875
4876 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4877 {
4878         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4879         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4880         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4881
4882         if (nr_running)
4883                 return load_avg / nr_running;
4884
4885         return 0;
4886 }
4887
4888 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4889 /*
4890  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4891  *
4892  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4893  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4894  * can calculate the shift in shares.
4895  *
4896  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4897  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4898  * total group weight.
4899  *
4900  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4901  * distribution (s_i) using:
4902  *
4903  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4904  *
4905  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4906  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4907  * shares distribution (s_i):
4908  *
4909  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4910  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4911  *
4912  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4913  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4914  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4915  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4916  *
4917  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4918  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4919  *
4920  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4921  *
4922  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4923  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4924  * weight and shares distributions like:
4925  *
4926  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4927  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4928  *
4929  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4930  *
4931  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4932  *
4933  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4934  *
4935  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4936  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4937  * 4/7) times the weight of the group.
4938  */
4939 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4940 {
4941         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4942
4943         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4944                 return wl;
4945
4946         for_each_sched_entity(se) {
4947                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4948                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4949
4950                 tg = cfs_rq->tg;
4951
4952                 /*
4953                  * W = @wg + \Sum rw_j
4954                  */
4955                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4956
4957                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4958                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4959                 W += w;
4960
4961                 /*
4962                  * w = rw_i + @wl
4963                  */
4964                 w += wl;
4965
4966                 /*
4967                  * wl = S * s'_i; see (2)
4968                  */
4969                 if (W > 0 && w < W)
4970                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4971                 else
4972                         wl = tg->shares;
4973
4974                 /*
4975                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4976                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4977                  * calc_cfs_shares().
4978                  */
4979                 if (wl < MIN_SHARES)
4980                         wl = MIN_SHARES;
4981
4982                 /*
4983                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4984                  */
4985                 wl -= se->avg.load_avg;
4986
4987                 /*
4988                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4989                  * the final effective load change on the root group. Since
4990                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4991                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4992                  * resulting from this level per the above.
4993                  */
4994                 wg = 0;
4995         }
4996
4997         return wl;
4998 }
4999 #else
5000
5001 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5002 {
5003         return wl;
5004 }
5005
5006 #endif
5007
5008 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5009 {
5010         /*
5011          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5012          * jiffy will not have built up many flips.
5013          */
5014         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5015                 current->wakee_flips >>= 1;
5016                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5017         }
5018
5019         if (current->last_wakee != p) {
5020                 current->last_wakee = p;
5021                 current->wakee_flips++;
5022         }
5023 }
5024
5025 /*
5026  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5027  *
5028  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5029  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5030  *
5031  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5032  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5033  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5034  *
5035  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5036  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5037  *
5038  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5039  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5040  * socket size.
5041  */
5042 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5043 {
5044         unsigned int master = current->wakee_flips;
5045         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5046         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5047
5048         if (master < slave)
5049                 swap(master, slave);
5050         if (slave < factor || master < slave * factor)
5051                 return 0;
5052         return 1;
5053 }
5054
5055 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5056 {
5057         s64 this_load, load;
5058         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5059         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5060         struct task_group *tg;
5061         unsigned long weight;
5062         int balanced;
5063
5064         idx       = sd->wake_idx;
5065         this_cpu  = smp_processor_id();
5066         prev_cpu  = task_cpu(p);
5067         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5068         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5069
5070         /*
5071          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5072          * effect of the currently running task from the load
5073          * of the current CPU:
5074          */
5075         if (sync) {
5076                 tg = task_group(current);
5077                 weight = current->se.avg.load_avg;
5078
5079                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5080                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5081         }
5082
5083         tg = task_group(p);
5084         weight = p->se.avg.load_avg;
5085
5086         /*
5087          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5088          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5089          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5090          * about that, so that's good too.
5091          *
5092          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5093          * task to be woken on this_cpu.
5094          */
5095         this_eff_load = 100;
5096         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5097
5098         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5099         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5100
5101         if (this_load > 0) {
5102                 this_eff_load *= this_load +
5103                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5104
5105                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5106         }
5107
5108         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5109
5110         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5111
5112         if (!balanced)
5113                 return 0;
5114
5115         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5116         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5117
5118         return 1;
5119 }
5120
5121 /*
5122  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5123  * domain.
5124  */
5125 static struct sched_group *
5126 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5127                   int this_cpu, int sd_flag)
5128 {
5129         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5130         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5131         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5132         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5133
5134         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5135                 load_idx = sd->wake_idx;
5136
5137         do {
5138                 unsigned long load, avg_load;
5139                 int local_group;
5140                 int i;
5141
5142                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5143                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5144                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5145                         continue;
5146
5147                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5148                                                sched_group_cpus(group));
5149
5150                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5151                 avg_load = 0;
5152
5153                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5154                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5155                         if (local_group)
5156                                 load = source_load(i, load_idx);
5157                         else
5158                                 load = target_load(i, load_idx);
5159
5160                         avg_load += load;
5161                 }
5162
5163                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5164                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5165
5166                 if (local_group) {
5167                         this_load = avg_load;
5168                 } else if (avg_load < min_load) {
5169                         min_load = avg_load;
5170                         idlest = group;
5171                 }
5172         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5173
5174         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5175                 return NULL;
5176         return idlest;
5177 }
5178
5179 /*
5180  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5181  */
5182 static int
5183 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5184 {
5185         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5186         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5187         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5188         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5189         int shallowest_idle_cpu = -1;
5190         int i;
5191
5192         /* Traverse only the allowed CPUs */
5193         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5194                 if (idle_cpu(i)) {
5195                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5196                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5197                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5198                                 /*
5199                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5200                                  * has the smallest exit latency irrespective
5201                                  * of any idle timestamp.
5202                                  */
5203                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5204                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5205                                 shallowest_idle_cpu = i;
5206                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5207                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5208                                 /*
5209                                  * If equal or no active idle state, then
5210                                  * the most recently idled CPU might have
5211                                  * a warmer cache.
5212                                  */
5213                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5214                                 shallowest_idle_cpu = i;
5215                         }
5216                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5217                         load = weighted_cpuload(i);
5218                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5219                                 min_load = load;
5220                                 least_loaded_cpu = i;
5221                         }
5222                 }
5223         }
5224
5225         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5226 }
5227
5228 /*
5229  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5230  */
5231 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5232 {
5233         struct sched_domain *sd;
5234         struct sched_group *sg;
5235         int i = task_cpu(p);
5236
5237         if (idle_cpu(target))
5238                 return target;
5239
5240         /*
5241          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5242          */
5243         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5244                 return i;
5245
5246         /*
5247          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5248          *
5249          * A completely idle sched group at higher domains is more
5250          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5251          * domains have smaller groups and usually share hardware
5252          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5253          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5254          * on the shared cpu pipeline.
5255          *
5256          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5257          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5258          * returning 'target', which we've already established, isn't
5259          * idle.
5260          */
5261         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5262         for_each_lower_domain(sd) {
5263                 sg = sd->groups;
5264                 do {
5265                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5266                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5267                                 goto next;
5268
5269                         /* Ensure the entire group is idle */
5270                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5271                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5272                                         goto next;
5273                         }
5274
5275                         /*
5276                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5277                          * whole group is idle.
5278                          */
5279                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5280                                         tsk_cpus_allowed(p));
5281                         goto done;
5282 next:
5283                         sg = sg->next;
5284                 } while (sg != sd->groups);
5285         }
5286 done:
5287         return target;
5288 }
5289
5290 /*
5291  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5292  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5293  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5294  * CFS task (ie cpu_capacity).
5295  *
5296  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5297  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5298  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5299  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5300  * (arch_scale_freq_capacity()).
5301  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5302  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5303  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5304  *
5305  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5306  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5307  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5308  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5309  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5310  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5311  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5312  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5313  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5314  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5315  */
5316 static int cpu_util(int cpu)
5317 {
5318         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5319         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5320
5321         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5322 }
5323
5324 /*
5325  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5326  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5327  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5328  *
5329  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5330  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5331  *
5332  * Returns the target cpu number.
5333  *
5334  * preempt must be disabled.
5335  */
5336 static int
5337 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5338 {
5339         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5340         int cpu = smp_processor_id();
5341         int new_cpu = prev_cpu;
5342         int want_affine = 0;
5343         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5344
5345         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5346                 record_wakee(p);
5347                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5348         }
5349
5350         rcu_read_lock();
5351         for_each_domain(cpu, tmp) {
5352                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5353                         break;
5354
5355                 /*
5356                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5357                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5358                  */
5359                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5360                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5361                         affine_sd = tmp;
5362                         break;
5363                 }
5364
5365                 if (tmp->flags & sd_flag)
5366                         sd = tmp;
5367                 else if (!want_affine)
5368                         break;
5369         }
5370
5371         if (affine_sd) {
5372                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5373                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5374                         new_cpu = cpu;
5375         }
5376
5377         if (!sd) {
5378                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5379                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5380
5381         } else while (sd) {
5382                 struct sched_group *group;
5383                 int weight;
5384
5385                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5386                         sd = sd->child;
5387                         continue;
5388                 }
5389
5390                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5391                 if (!group) {
5392                         sd = sd->child;
5393                         continue;
5394                 }
5395
5396                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5397                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5398                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5399                         sd = sd->child;
5400                         continue;
5401                 }
5402
5403                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5404                 cpu = new_cpu;
5405                 weight = sd->span_weight;
5406                 sd = NULL;
5407                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5408                         if (weight <= tmp->span_weight)
5409                                 break;
5410                         if (tmp->flags & sd_flag)
5411                                 sd = tmp;
5412                 }
5413                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5414         }
5415         rcu_read_unlock();
5416
5417         return new_cpu;
5418 }
5419
5420 /*
5421  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5422  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5423  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5424  */
5425 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5426 {
5427         /*
5428          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5429          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5430          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5431          * the task on the new runqueue.
5432          */
5433         if (p->state == TASK_WAKING) {
5434                 struct sched_entity *se = &p->se;
5435                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5436                 u64 min_vruntime;
5437
5438 #ifndef CONFIG_64BIT
5439                 u64 min_vruntime_copy;
5440
5441                 do {
5442                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5443                         smp_rmb();
5444                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5445                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5446 #else
5447                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5448 #endif
5449
5450                 se->vruntime -= min_vruntime;
5451         }
5452
5453         /*
5454          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5455          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5456          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5457          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5458          * load sounds not bad.
5459          */
5460         remove_entity_load_avg(&p->se);
5461
5462         /* Tell new CPU we are migrated */
5463         p->se.avg.last_update_time = 0;
5464
5465         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5466         p->se.exec_start = 0;
5467 }
5468
5469 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5470 {
5471         remove_entity_load_avg(&p->se);
5472 }
5473 #endif /* CONFIG_SMP */
5474
5475 static unsigned long
5476 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5477 {
5478         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5479
5480         /*
5481          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5482          * to virtual-time in his units.
5483          *
5484          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5485          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5486          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5487          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5488          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5489          *
5490          * This is especially important for buddies when the leftmost
5491          * task is higher priority than the buddy.
5492          */
5493         return calc_delta_fair(gran, se);
5494 }
5495
5496 /*
5497  * Should 'se' preempt 'curr'.
5498  *
5499  *             |s1
5500  *        |s2
5501  *   |s3
5502  *         g
5503  *      |<--->|c
5504  *
5505  *  w(c, s1) = -1
5506  *  w(c, s2) =  0
5507  *  w(c, s3) =  1
5508  *
5509  */
5510 static int
5511 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5512 {
5513         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5514
5515         if (vdiff <= 0)
5516                 return -1;
5517
5518         gran = wakeup_gran(curr, se);
5519         if (vdiff > gran)
5520                 return 1;
5521
5522         return 0;
5523 }
5524
5525 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5526 {
5527         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5528                 return;
5529
5530         for_each_sched_entity(se)
5531                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5532 }
5533
5534 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5535 {
5536         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5537                 return;
5538
5539         for_each_sched_entity(se)
5540                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5541 }
5542
5543 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5544 {
5545         for_each_sched_entity(se)
5546                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5547 }
5548
5549 /*
5550  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5551  */
5552 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5553 {
5554         struct task_struct *curr = rq->curr;
5555         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5556         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5557         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5558         int next_buddy_marked = 0;
5559
5560         if (unlikely(se == pse))
5561                 return;
5562
5563         /*
5564          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5565          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5566          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5567          * next-buddy nomination below.
5568          */
5569         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5570                 return;
5571
5572         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5573                 set_next_buddy(pse);
5574                 next_buddy_marked = 1;
5575         }
5576
5577         /*
5578          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5579          * wake up path.
5580          *
5581          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5582          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5583          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5584          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5585          * below.
5586          */
5587         if (test_tsk_need_resched(curr))
5588                 return;
5589
5590         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5591         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5592             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5593                 goto preempt;
5594
5595         /*
5596          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5597          * is driven by the tick):
5598          */
5599         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5600                 return;
5601
5602         find_matching_se(&se, &pse);
5603         update_curr(cfs_rq_of(se));
5604         BUG_ON(!pse);
5605         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5606                 /*
5607                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5608                  * triggering this preemption.
5609                  */
5610                 if (!next_buddy_marked)
5611                         set_next_buddy(pse);
5612                 goto preempt;
5613         }
5614
5615         return;
5616
5617 preempt:
5618         resched_curr(rq);
5619         /*
5620          * Only set the backward buddy when the current task is still
5621          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5622          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5623          * point, either of which can * drop the rq lock.
5624          *
5625          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5626          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5627          */
5628         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5629                 return;
5630
5631         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5632                 set_last_buddy(se);
5633 }
5634
5635 static struct task_struct *
5636 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5637 {
5638         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5639         struct sched_entity *se;
5640         struct task_struct *p;
5641         int new_tasks;
5642
5643 again:
5644 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5645         if (!cfs_rq->nr_running)
5646                 goto idle;
5647
5648         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5649                 goto simple;
5650
5651         /*
5652          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5653          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5654          *
5655          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5656          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5657          */
5658
5659         do {
5660                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5661
5662                 /*
5663                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5664                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5665                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5666                  * forget we've ever seen it.
5667                  */
5668                 if (curr) {
5669                         if (curr->on_rq)
5670                                 update_curr(cfs_rq);
5671                         else
5672                                 curr = NULL;
5673
5674                         /*
5675                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5676                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5677                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5678                          * be correct.
5679                          */
5680                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5681                                 goto simple;
5682                 }
5683
5684                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5685                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5686         } while (cfs_rq);
5687
5688         p = task_of(se);
5689
5690         /*
5691          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5692          * is a different task than we started out with, try and touch the
5693          * least amount of cfs_rqs.
5694          */
5695         if (prev != p) {
5696                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5697
5698                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5699                         int se_depth = se->depth;
5700                         int pse_depth = pse->depth;
5701
5702                         if (se_depth <= pse_depth) {
5703                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5704                                 pse = parent_entity(pse);
5705                         }
5706                         if (se_depth >= pse_depth) {
5707                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5708                                 se = parent_entity(se);
5709                         }
5710                 }
5711
5712                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5713                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5714         }
5715
5716         if (hrtick_enabled(rq))
5717                 hrtick_start_fair(rq, p);
5718
5719         return p;
5720 simple:
5721         cfs_rq = &rq->cfs;
5722 #endif
5723
5724         if (!cfs_rq->nr_running)
5725                 goto idle;
5726
5727         put_prev_task(rq, prev);
5728
5729         do {
5730                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5731                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5732                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5733         } while (cfs_rq);
5734
5735         p = task_of(se);
5736
5737         if (hrtick_enabled(rq))
5738                 hrtick_start_fair(rq, p);
5739
5740         return p;
5741
5742 idle:
5743         /*
5744          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5745          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5746          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5747          * re-start the picking loop.
5748          */
5749         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5750         new_tasks = idle_balance(rq);
5751         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5752         /*
5753          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5754          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5755          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5756          */
5757         if (new_tasks < 0)
5758                 return RETRY_TASK;
5759
5760         if (new_tasks > 0)
5761                 goto again;
5762
5763         return NULL;
5764 }
5765
5766 /*
5767  * Account for a descheduled task:
5768  */
5769 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5770 {
5771         struct sched_entity *se = &prev->se;
5772         struct cfs_rq *cfs_rq;
5773
5774         for_each_sched_entity(se) {
5775                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5776                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5777         }
5778 }
5779
5780 /*
5781  * sched_yield() is very simple
5782  *
5783  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5784  */
5785 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5786 {
5787         struct task_struct *curr = rq->curr;
5788         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5789         struct sched_entity *se = &curr->se;
5790
5791         /*
5792          * Are we the only task in the tree?
5793          */
5794         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5795                 return;
5796
5797         clear_buddies(cfs_rq, se);
5798
5799         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5800                 update_rq_clock(rq);
5801                 /*
5802                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5803                  */
5804                 update_curr(cfs_rq);
5805                 /*
5806                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5807                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5808                  * and double the fastpath cost.
5809                  */
5810                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5811         }
5812
5813         set_skip_buddy(se);
5814 }
5815
5816 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5817 {
5818         struct sched_entity *se = &p->se;
5819
5820         /* throttled hierarchies are not runnable */
5821         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5822                 return false;
5823
5824         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5825         set_next_buddy(se);
5826
5827         yield_task_fair(rq);
5828
5829         return true;
5830 }
5831
5832 #ifdef CONFIG_SMP
5833 /**************************************************
5834  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5835  *
5836  * BASICS
5837  *
5838  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5839  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5840  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5841  *
5842  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5843  *
5844  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5845  * W_i,0 is defined as:
5846  *
5847  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5848  *
5849  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5850  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5851  *
5852  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5853  * weight:
5854  *
5855  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5856  *
5857  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5858  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5859  * can also include other factors [XXX].
5860  *
5861  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5862  * directly from (1):
5863  *
5864  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5865  *
5866  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5867  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5868  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5869  *
5870  * [XXX expand on:
5871  *     - infeasible weights;
5872  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5873  *
5874  *
5875  * SCHED DOMAINS
5876  *
5877  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5878  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5879  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5880  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5881  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5882  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5883  * the groups.
5884  *
5885  * This yields:
5886  *
5887  *     log_2 n     1     n
5888  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5889  *     i = 0      2^i   2^i
5890  *                               `- size of each group
5891  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5892  *         |         `- freq
5893  *         `- sum over all levels
5894  *
5895  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5896  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5897  *
5898  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5899  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5900  *
5901  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5902  *
5903  *             log_2 n     
5904  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5905  *             k = 0
5906  *
5907  * And you'll find that:
5908  *
5909  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5910  *
5911  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5912  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5913  * of:
5914  *
5915  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5916  *
5917  *
5918  * WORK CONSERVING
5919  *
5920  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5921  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5922  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5923  *
5924  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5925  * time.
5926  *
5927  * [XXX more?]
5928  *
5929  *
5930  * CGROUPS
5931  *
5932  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5933  *
5934  *                                s_k,i
5935  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5936  *                                 S_k
5937  *
5938  * Where
5939  *
5940  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5941  *
5942  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5943  *
5944  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5945  * property.
5946  *
5947  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5948  *      rewrite all of this once again.]
5949  */ 
5950
5951 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5952
5953 enum fbq_type { regular, remote, all };
5954
5955 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5956 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5957 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5958 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5959
5960 struct lb_env {
5961         struct sched_domain     *sd;
5962
5963         struct rq               *src_rq;
5964         int                     src_cpu;
5965
5966         int                     dst_cpu;
5967         struct rq               *dst_rq;
5968
5969         struct cpumask          *dst_grpmask;
5970         int                     new_dst_cpu;
5971         enum cpu_idle_type      idle;
5972         long                    imbalance;
5973         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5974         struct cpumask          *cpus;
5975
5976         unsigned int            flags;
5977
5978         unsigned int            loop;
5979         unsigned int            loop_break;
5980         unsigned int            loop_max;
5981
5982         enum fbq_type           fbq_type;
5983         struct list_head        tasks;
5984 };
5985
5986 /*
5987  * Is this task likely cache-hot:
5988  */
5989 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5990 {
5991         s64 delta;
5992
5993         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5994
5995         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5996                 return 0;
5997
5998         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5999                 return 0;
6000
6001         /*
6002          * Buddy candidates are cache hot:
6003          */
6004         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6005                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6006                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6007                 return 1;
6008
6009         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6010                 return 1;
6011         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6012                 return 0;
6013
6014         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6015
6016         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6017 }
6018
6019 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6020 /*
6021  * Returns 1, if task migration degrades locality
6022  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6023  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6024  */
6025 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6026 {
6027         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6028         unsigned long src_faults, dst_faults;
6029         int src_nid, dst_nid;
6030
6031         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6032                 return -1;
6033
6034         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6035                 return -1;
6036
6037         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6038         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6039
6040         if (src_nid == dst_nid)
6041                 return -1;
6042
6043         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6044         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6045                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6046                         return 1;
6047                 else
6048                         return -1;
6049         }
6050
6051         /* Encourage migration to the preferred node. */
6052         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6053                 return 0;
6054
6055         if (numa_group) {
6056                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6057                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6058         } else {
6059                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6060                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6061         }
6062
6063         return dst_faults < src_faults;
6064 }
6065
6066 #else
6067 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6068                                              struct lb_env *env)
6069 {
6070         return -1;
6071 }
6072 #endif
6073
6074 /*
6075  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6076  */
6077 static
6078 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6079 {
6080         int tsk_cache_hot;
6081
6082         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6083
6084         /*
6085          * We do not migrate tasks that are:
6086          * 1) throttled_lb_pair, or
6087          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6088          * 3) running (obviously), or
6089          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6090          */
6091         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6092                 return 0;
6093
6094         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6095                 int cpu;
6096
6097                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6098
6099                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6100
6101                 /*
6102                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6103                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6104                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6105                  *
6106                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6107                  * one in current iteration.
6108                  */
6109                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6110                         return 0;
6111
6112                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6113                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6114                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6115                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6116                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6117                                 break;
6118                         }
6119                 }
6120
6121                 return 0;
6122         }
6123
6124         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6125         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6126
6127         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6128                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6129                 return 0;
6130         }
6131
6132         /*
6133          * Aggressive migration if:
6134          * 1) destination numa is preferred
6135          * 2) task is cache cold, or
6136          * 3) too many balance attempts have failed.
6137          */
6138         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6139         if (tsk_cache_hot == -1)
6140                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6141
6142         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6143             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6144                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6145                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6146                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6147                 }
6148                 return 1;
6149         }
6150
6151         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6152         return 0;
6153 }
6154
6155 /*
6156  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6157  */
6158 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6159 {
6160         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6161
6162         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6163         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6164         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6165 }
6166
6167 /*
6168  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6169  * part of active balancing operations within "domain".
6170  *
6171  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6172  */
6173 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6174 {
6175         struct task_struct *p, *n;
6176
6177         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6178
6179         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6180                 if (!can_migrate_task(p, env))
6181                         continue;
6182
6183                 detach_task(p, env);
6184
6185                 /*
6186                  * Right now, this is only the second place where
6187                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6188                  * so we can safely collect stats here rather than
6189                  * inside detach_tasks().
6190                  */
6191                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6192                 return p;
6193         }
6194         return NULL;
6195 }
6196
6197 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6198
6199 /*
6200  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6201  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6202  *
6203  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6204  */
6205 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6206 {
6207         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6208         struct task_struct *p;
6209         unsigned long load;
6210         int detached = 0;
6211
6212         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6213
6214         if (env->imbalance <= 0)
6215                 return 0;
6216
6217         while (!list_empty(tasks)) {
6218                 /*
6219                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6220                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6221                  */
6222                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6223                         break;
6224
6225                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6226
6227                 env->loop++;
6228                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6229                 if (env->loop > env->loop_max)
6230                         break;
6231
6232                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6233                 if (env->loop > env->loop_break) {
6234                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6235                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6236                         break;
6237                 }
6238
6239                 if (!can_migrate_task(p, env))
6240                         goto next;
6241
6242                 load = task_h_load(p);
6243
6244                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6245                         goto next;
6246
6247                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6248                         goto next;
6249
6250                 detach_task(p, env);
6251                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6252
6253                 detached++;
6254                 env->imbalance -= load;
6255
6256 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6257                 /*
6258                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6259                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6260                  * the critical section.
6261                  */
6262                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6263                         break;
6264 #endif
6265
6266                 /*
6267                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6268                  * weighted load.
6269                  */
6270                 if (env->imbalance <= 0)
6271                         break;
6272
6273                 continue;
6274 next:
6275                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6276         }
6277
6278         /*
6279          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6280          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6281          * than inside detach_one_task().
6282          */
6283         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6284
6285         return detached;
6286 }
6287
6288 /*
6289  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6290  */
6291 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6292 {
6293         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6294
6295         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6296         activate_task(rq, p, 0);
6297         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6298         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6299 }
6300
6301 /*
6302  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6303  * its new rq.
6304  */
6305 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6306 {
6307         raw_spin_lock(&rq->lock);
6308         attach_task(rq, p);
6309         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6310 }
6311
6312 /*
6313  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6314  * new rq.
6315  */
6316 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6317 {
6318         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6319         struct task_struct *p;
6320
6321         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6322
6323         while (!list_empty(tasks)) {
6324                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6325                 list_del_init(&p->se.group_node);
6326
6327                 attach_task(env->dst_rq, p);
6328         }
6329
6330         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6331 }
6332
6333 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6334 static void update_blocked_averages(int cpu)
6335 {
6336         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6337         struct cfs_rq *cfs_rq;
6338         unsigned long flags;
6339
6340         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6341         update_rq_clock(rq);
6342
6343         /*
6344          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6345          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6346          */
6347         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6348                 /* throttled entities do not contribute to load */
6349                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6350                         continue;
6351
6352                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6353                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6354         }
6355         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6356 }
6357
6358 /*
6359  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6360  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6361  * group is a fraction of its parents load.
6362  */
6363 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6364 {
6365         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6366         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6367         unsigned long now = jiffies;
6368         unsigned long load;
6369
6370         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6371                 return;
6372
6373         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6374         for_each_sched_entity(se) {
6375                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6376                 cfs_rq->h_load_next = se;
6377                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6378                         break;
6379         }
6380
6381         if (!se) {
6382                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6383                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6384         }
6385
6386         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6387                 load = cfs_rq->h_load;
6388                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6389                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6390                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6391                 cfs_rq->h_load = load;
6392                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6393         }
6394 }
6395
6396 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6397 {
6398         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6399
6400         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6401         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6402                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6403 }
6404 #else
6405 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6406 {
6407         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6408         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6409         unsigned long flags;
6410
6411         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6412         update_rq_clock(rq);
6413         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6414         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6415 }
6416
6417 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6418 {
6419         return p->se.avg.load_avg;
6420 }
6421 #endif
6422
6423 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6424
6425 enum group_type {
6426         group_other = 0,
6427         group_imbalanced,
6428         group_overloaded,
6429 };
6430
6431 /*
6432  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6433  */
6434 struct sg_lb_stats {
6435         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6436         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6437         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6438         unsigned long load_per_task;
6439         unsigned long group_capacity;
6440         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6441         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6442         unsigned int idle_cpus;
6443         unsigned int group_weight;
6444         enum group_type group_type;
6445         int group_no_capacity;
6446 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6447         unsigned int nr_numa_running;
6448         unsigned int nr_preferred_running;
6449 #endif
6450 };
6451
6452 /*
6453  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6454  *               during load balancing.
6455  */
6456 struct sd_lb_stats {
6457         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6458         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6459         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6460         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6461         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6462
6463         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6464         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6465 };
6466
6467 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6468 {
6469         /*
6470          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6471          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6472          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6473          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6474          */
6475         *sds = (struct sd_lb_stats){
6476                 .busiest = NULL,
6477                 .local = NULL,
6478                 .total_load = 0UL,
6479                 .total_capacity = 0UL,
6480                 .busiest_stat = {
6481                         .avg_load = 0UL,
6482                         .sum_nr_running = 0,
6483                         .group_type = group_other,
6484                 },
6485         };
6486 }
6487
6488 /**
6489  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6490  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6491  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6492  *
6493  * Return: The load index.
6494  */
6495 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6496                                         enum cpu_idle_type idle)
6497 {
6498         int load_idx;
6499
6500         switch (idle) {
6501         case CPU_NOT_IDLE:
6502                 load_idx = sd->busy_idx;
6503                 break;
6504
6505         case CPU_NEWLY_IDLE:
6506                 load_idx = sd->newidle_idx;
6507                 break;
6508         default:
6509                 load_idx = sd->idle_idx;
6510                 break;
6511         }
6512
6513         return load_idx;
6514 }
6515
6516 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6517 {
6518         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6519         u64 total, used, age_stamp, avg;
6520         s64 delta;
6521
6522         /*
6523          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6524          * we read them once before doing sanity checks on them.
6525          */
6526         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6527         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6528         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6529
6530         if (unlikely(delta < 0))
6531                 delta = 0;
6532
6533         total = sched_avg_period() + delta;
6534
6535         used = div_u64(avg, total);
6536
6537         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6538                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6539
6540         return 1;
6541 }
6542
6543 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6544 {
6545         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6546         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6547
6548         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6549
6550         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6551         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6552
6553         if (!capacity)
6554                 capacity = 1;
6555
6556         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6557         sdg->sgc->capacity = capacity;
6558 }
6559
6560 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6561 {
6562         struct sched_domain *child = sd->child;
6563         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6564         unsigned long capacity;
6565         unsigned long interval;
6566
6567         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6568         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6569         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6570
6571         if (!child) {
6572                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6573                 return;
6574         }
6575
6576         capacity = 0;
6577
6578         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6579                 /*
6580                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6581                  * span the current group.
6582                  */
6583
6584                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6585                         struct sched_group_capacity *sgc;
6586                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6587
6588                         /*
6589                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6590                          * gets here before we've attached the domains to the
6591                          * runqueues.
6592                          *
6593                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6594                          * in update_cpu_capacity().
6595                          *
6596                          * This avoids capacity from being 0 and
6597                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6598                          */
6599                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6600                                 capacity += capacity_of(cpu);
6601                                 continue;
6602                         }
6603
6604                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6605                         capacity += sgc->capacity;
6606                 }
6607         } else  {
6608                 /*
6609                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6610                  * span the current group.
6611                  */ 
6612
6613                 group = child->groups;
6614                 do {
6615                         capacity += group->sgc->capacity;
6616                         group = group->next;
6617                 } while (group != child->groups);
6618         }
6619
6620         sdg->sgc->capacity = capacity;
6621 }
6622
6623 /*
6624  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6625  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6626  * Return true is the capacity is reduced
6627  */
6628 static inline int
6629 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6630 {
6631         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6632                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6633 }
6634
6635 /*
6636  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6637  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6638  *
6639  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6640  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6641  * Something like:
6642  *
6643  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6644  *              *     * * *
6645  *
6646  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6647  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6648  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6649  *
6650  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6651  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6652  * moving tasks due to affinity constraints.
6653  *
6654  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6655  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6656  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6657  * to create an effective group imbalance.
6658  *
6659  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6660  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6661  * subtle and fragile situation.
6662  */
6663
6664 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6665 {
6666         return group->sgc->imbalance;
6667 }
6668
6669 /*
6670  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6671  * be used by some tasks.
6672  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6673  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6674  * available capacity for CFS tasks.
6675  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6676  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6677  * capacity in meaningful for the load balancer.
6678  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6679  * any benefit for the load balance.
6680  */
6681 static inline bool
6682 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6683 {
6684         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6685                 return true;
6686
6687         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6688                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6689                 return true;
6690
6691         return false;
6692 }
6693
6694 /*
6695  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6696  *  handle.
6697  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6698  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6699  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6700  *  false.
6701  */
6702 static inline bool
6703 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6704 {
6705         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6706                 return false;
6707
6708         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6709                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6710                 return true;
6711
6712         return false;
6713 }
6714
6715 static inline enum
6716 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6717                           struct sg_lb_stats *sgs)
6718 {
6719         if (sgs->group_no_capacity)
6720                 return group_overloaded;
6721
6722         if (sg_imbalanced(group))
6723                 return group_imbalanced;
6724
6725         return group_other;
6726 }
6727
6728 /**
6729  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6730  * @env: The load balancing environment.
6731  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6732  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6733  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6734  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6735  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6736  */
6737 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6738                         struct sched_group *group, int load_idx,
6739                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6740                         bool *overload)
6741 {
6742         unsigned long load;
6743         int i, nr_running;
6744
6745         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6746
6747         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6748                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6749
6750                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6751                 if (local_group)
6752                         load = target_load(i, load_idx);
6753                 else
6754                         load = source_load(i, load_idx);
6755
6756                 sgs->group_load += load;
6757                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6758                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6759
6760                 nr_running = rq->nr_running;
6761                 if (nr_running > 1)
6762                         *overload = true;
6763
6764 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6765                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6766                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6767 #endif
6768                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6769                 /*
6770                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6771                  */
6772                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6773                         sgs->idle_cpus++;
6774         }
6775
6776         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6777         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6778         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6779
6780         if (sgs->sum_nr_running)
6781                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6782
6783         sgs->group_weight = group->group_weight;
6784
6785         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6786         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6787 }
6788
6789 /**
6790  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6791  * @env: The load balancing environment.
6792  * @sds: sched_domain statistics
6793  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6794  * @sgs: sched_group statistics
6795  *
6796  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6797  * busiest group.
6798  *
6799  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6800  * busiest group. %false otherwise.
6801  */
6802 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6803                                    struct sd_lb_stats *sds,
6804                                    struct sched_group *sg,
6805                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6806 {
6807         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6808
6809         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6810                 return true;
6811
6812         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6813                 return false;
6814
6815         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6816                 return false;
6817
6818         /* This is the busiest node in its class. */
6819         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6820                 return true;
6821
6822         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6823         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6824                 return true;
6825         /*
6826          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6827          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6828          * higher than ourself as busy.
6829          */
6830         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6831                 if (!sds->busiest)
6832                         return true;
6833
6834                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6835                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6836                         return true;
6837         }
6838
6839         return false;
6840 }
6841
6842 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6843 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6844 {
6845         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6846                 return regular;
6847         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6848                 return remote;
6849         return all;
6850 }
6851
6852 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6853 {
6854         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6855                 return regular;
6856         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6857                 return remote;
6858         return all;
6859 }
6860 #else
6861 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6862 {
6863         return all;
6864 }
6865
6866 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6867 {
6868         return regular;
6869 }
6870 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6871
6872 /**
6873  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6874  * @env: The load balancing environment.
6875  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6876  */
6877 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6878 {
6879         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6880         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6881         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6882         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6883         bool overload = false;
6884
6885         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6886                 prefer_sibling = 1;
6887
6888         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6889
6890         do {
6891                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6892                 int local_group;
6893
6894                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6895                 if (local_group) {
6896                         sds->local = sg;
6897                         sgs = &sds->local_stat;
6898
6899                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6900                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6901                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6902                 }
6903
6904                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6905                                                 &overload);
6906
6907                 if (local_group)
6908                         goto next_group;
6909
6910                 /*
6911                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6912                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6913                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6914                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6915                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6916                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6917                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6918                  * the tasks on the system).
6919                  */
6920                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6921                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6922                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6923                         sgs->group_no_capacity = 1;
6924                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6925                 }
6926
6927                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6928                         sds->busiest = sg;
6929                         sds->busiest_stat = *sgs;
6930                 }
6931
6932 next_group:
6933                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6934                 sds->total_load += sgs->group_load;
6935                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6936
6937                 sg = sg->next;
6938         } while (sg != env->sd->groups);
6939
6940         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6941                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6942
6943         if (!env->sd->parent) {
6944                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6945                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6946                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6947         }
6948
6949 }
6950
6951 /**
6952  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6953  *                      sched doman.
6954  *
6955  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6956  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6957  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6958  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6959  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6960  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6961  *
6962  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6963  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6964  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6965  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6966  * number.
6967  *
6968  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6969  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6970  *
6971  * @env: The load balancing environment.
6972  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6973  */
6974 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6975 {
6976         int busiest_cpu;
6977
6978         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6979                 return 0;
6980
6981         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6982                 return 0;
6983
6984         if (!sds->busiest)
6985                 return 0;
6986
6987         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6988         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6989                 return 0;
6990
6991         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6992                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6993                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6994
6995         return 1;
6996 }
6997
6998 /**
6999  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7000  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7001  *                      load balancing.
7002  * @env: The load balancing environment.
7003  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7004  */
7005 static inline
7006 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7007 {
7008         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7009         unsigned int imbn = 2;
7010         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7011         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7012
7013         local = &sds->local_stat;
7014         busiest = &sds->busiest_stat;
7015
7016         if (!local->sum_nr_running)
7017                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7018         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7019                 imbn = 1;
7020
7021         scaled_busy_load_per_task =
7022                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7023                 busiest->group_capacity;
7024
7025         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7026             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7027                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7028                 return;
7029         }
7030
7031         /*
7032          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7033          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7034          * moving them.
7035          */
7036
7037         capa_now += busiest->group_capacity *
7038                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7039         capa_now += local->group_capacity *
7040                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7041         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7042
7043         /* Amount of load we'd subtract */
7044         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7045                 capa_move += busiest->group_capacity *
7046                             min(busiest->load_per_task,
7047                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7048         }
7049
7050         /* Amount of load we'd add */
7051         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7052             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7053                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7054                       local->group_capacity;
7055         } else {
7056                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7057                       local->group_capacity;
7058         }
7059         capa_move += local->group_capacity *
7060                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7061         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7062
7063         /* Move if we gain throughput */
7064         if (capa_move > capa_now)
7065                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7066 }
7067
7068 /**
7069  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7070  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7071  * @env: load balance environment
7072  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7073  */
7074 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7075 {
7076         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7077         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7078
7079         local = &sds->local_stat;
7080         busiest = &sds->busiest_stat;
7081
7082         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7083                 /*
7084                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7085                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7086                  */
7087                 busiest->load_per_task =
7088                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7089         }
7090
7091         /*
7092          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7093          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7094          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7095          * skipped when updating the busiest sg:
7096          */
7097         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7098             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7099                 env->imbalance = 0;
7100                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7101         }
7102
7103         /*
7104          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7105          */
7106         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7107             local->group_type   == group_overloaded) {
7108                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7109                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7110                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7111                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7112                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7113                 } else
7114                         load_above_capacity = ~0UL;
7115         }
7116
7117         /*
7118          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7119          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7120          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7121          * we also don't want to reduce the group load below the group
7122          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7123          */
7124         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7125
7126         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7127         env->imbalance = min(
7128                 max_pull * busiest->group_capacity,
7129                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7130         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7131
7132         /*
7133          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7134          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7135          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7136          * moved
7137          */
7138         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7139                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7140 }
7141
7142 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7143
7144 /**
7145  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7146  * if there is an imbalance.
7147  *
7148  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7149  * to restore balance.
7150  *
7151  * @env: The load balancing environment.
7152  *
7153  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7154  */
7155 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7156 {
7157         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7158         struct sd_lb_stats sds;
7159
7160         init_sd_lb_stats(&sds);
7161
7162         /*
7163          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7164          * this level.
7165          */
7166         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7167         local = &sds.local_stat;
7168         busiest = &sds.busiest_stat;
7169
7170         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7171         if (check_asym_packing(env, &sds))
7172                 return sds.busiest;
7173
7174         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7175         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7176                 goto out_balanced;
7177
7178         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7179                                                 / sds.total_capacity;
7180
7181         /*
7182          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7183          * work because they assume all things are equal, which typically
7184          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7185          */
7186         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7187                 goto force_balance;
7188
7189         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7190         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7191             busiest->group_no_capacity)
7192                 goto force_balance;
7193
7194         /*
7195          * If the local group is busier than the selected busiest group
7196          * don't try and pull any tasks.
7197          */
7198         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7199                 goto out_balanced;
7200
7201         /*
7202          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7203          * average load.
7204          */
7205         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7206                 goto out_balanced;
7207
7208         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7209                 /*
7210                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7211                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7212                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7213                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7214                  * might end up to just move the imbalance on another group
7215                  */
7216                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7217                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7218                         goto out_balanced;
7219         } else {
7220                 /*
7221                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7222                  * imbalance_pct to be conservative.
7223                  */
7224                 if (100 * busiest->avg_load <=
7225                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7226                         goto out_balanced;
7227         }
7228
7229 force_balance:
7230         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7231         calculate_imbalance(env, &sds);
7232         return sds.busiest;
7233
7234 out_balanced:
7235         env->imbalance = 0;
7236         return NULL;
7237 }
7238
7239 /*
7240  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7241  */
7242 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7243                                      struct sched_group *group)
7244 {
7245         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7246         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7247         int i;
7248
7249         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7250                 unsigned long capacity, wl;
7251                 enum fbq_type rt;
7252
7253                 rq = cpu_rq(i);
7254                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7255
7256                 /*
7257                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7258                  *  - regular: there are !numa tasks
7259                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7260                  *  - all:     there is no distinction
7261                  *
7262                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7263                  * ignore those when there's better options.
7264                  *
7265                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7266                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7267                  * queue by moving tasks around inside the node.
7268                  *
7269                  * If we cannot move enough load due to this classification
7270                  * the next pass will adjust the group classification and
7271                  * allow migration of more tasks.
7272                  *
7273                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7274                  */
7275                 if (rt > env->fbq_type)
7276                         continue;
7277
7278                 capacity = capacity_of(i);
7279
7280                 wl = weighted_cpuload(i);
7281
7282                 /*
7283                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7284                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7285                  */
7286
7287                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7288                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7289                         continue;
7290
7291                 /*
7292                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7293                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7294                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7295                  * potentially running at a lower capacity.
7296                  *
7297                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7298                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7299                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7300                  * our previous maximum.
7301                  */
7302                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7303                         busiest_load = wl;
7304                         busiest_capacity = capacity;
7305                         busiest = rq;
7306                 }
7307         }
7308
7309         return busiest;
7310 }
7311
7312 /*
7313  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7314  * so long as it is large enough.
7315  */
7316 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7317
7318 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7319 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7320
7321 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7322 {
7323         struct sched_domain *sd = env->sd;
7324
7325         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7326
7327                 /*
7328                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7329                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7330                  * lowest numbered CPUs.
7331                  */
7332                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7333                         return 1;
7334         }
7335
7336         /*
7337          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7338          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7339          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7340          * available on dst_cpu.
7341          */
7342         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7343             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7344                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7345                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7346                         return 1;
7347         }
7348
7349         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7350 }
7351
7352 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7353
7354 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7355 {
7356         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7357         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7358         int cpu, balance_cpu = -1;
7359
7360         /*
7361          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7362          * to do the newly idle load balance.
7363          */
7364         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7365                 return 1;
7366
7367         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7368         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7369         /* Try to find first idle cpu */
7370         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7371                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7372                         continue;
7373
7374                 balance_cpu = cpu;
7375                 break;
7376         }
7377
7378         if (balance_cpu == -1)
7379                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7380
7381         /*
7382          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7383          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7384          */
7385         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7386 }
7387
7388 /*
7389  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7390  * tasks if there is an imbalance.
7391  */
7392 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7393                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7394                         int *continue_balancing)
7395 {
7396         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7397         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7398         struct sched_group *group;
7399         struct rq *busiest;
7400         unsigned long flags;
7401         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7402
7403         struct lb_env env = {
7404                 .sd             = sd,
7405                 .dst_cpu        = this_cpu,
7406                 .dst_rq         = this_rq,
7407                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7408                 .idle           = idle,
7409                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7410                 .cpus           = cpus,
7411                 .fbq_type       = all,
7412                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7413         };
7414
7415         /*
7416          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7417          * other cpus in our group
7418          */
7419         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7420                 env.dst_grpmask = NULL;
7421
7422         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7423
7424         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7425
7426 redo:
7427         if (!should_we_balance(&env)) {
7428                 *continue_balancing = 0;
7429                 goto out_balanced;
7430         }
7431
7432         group = find_busiest_group(&env);
7433         if (!group) {
7434                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7435                 goto out_balanced;
7436         }
7437
7438         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7439         if (!busiest) {
7440                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7441                 goto out_balanced;
7442         }
7443
7444         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7445
7446         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7447
7448         env.src_cpu = busiest->cpu;
7449         env.src_rq = busiest;
7450
7451         ld_moved = 0;
7452         if (busiest->nr_running > 1) {
7453                 /*
7454                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7455                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7456                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7457                  * correctly treated as an imbalance.
7458                  */
7459                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7460                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7461
7462 more_balance:
7463                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7464
7465                 /*
7466                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7467                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7468                  */
7469                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7470
7471                 /*
7472                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7473                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7474                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7475                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7476                  * See task_rq_lock() family for the details.
7477                  */
7478
7479                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7480
7481                 if (cur_ld_moved) {
7482                         attach_tasks(&env);
7483                         ld_moved += cur_ld_moved;
7484                 }
7485
7486                 local_irq_restore(flags);
7487
7488                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7489                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7490                         goto more_balance;
7491                 }
7492
7493                 /*
7494                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7495                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7496                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7497                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7498                  * sched_group.
7499                  *
7500                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7501                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7502                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7503                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7504                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7505                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7506                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7507                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7508                  * This however should not happen so much in practice and
7509                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7510                  * excess load moved.
7511                  */
7512                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7513
7514                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7515                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7516
7517                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7518                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7519                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7520                         env.loop         = 0;
7521                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7522
7523                         /*
7524                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7525                          * need to continue with same src_cpu.
7526                          */
7527                         goto more_balance;
7528                 }
7529
7530                 /*
7531                  * We failed to reach balance because of affinity.
7532                  */
7533                 if (sd_parent) {
7534                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7535
7536                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7537                                 *group_imbalance = 1;
7538                 }
7539
7540                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7541                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7542                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7543                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7544                                 env.loop = 0;
7545                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7546                                 goto redo;
7547                         }
7548                         goto out_all_pinned;
7549                 }
7550         }
7551
7552         if (!ld_moved) {
7553                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7554                 /*
7555                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7556                  * We do not want newidle balance, which can be very
7557                  * frequent, pollute the failure counter causing
7558                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7559                  */
7560                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7561                         sd->nr_balance_failed++;
7562
7563                 if (need_active_balance(&env)) {
7564                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7565
7566                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7567                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7568                          * moved to this_cpu
7569                          */
7570                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7571                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7572                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7573                                                             flags);
7574                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7575                                 goto out_one_pinned;
7576                         }
7577
7578                         /*
7579                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7580                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7581                          * only after active load balance is finished.
7582                          */
7583                         if (!busiest->active_balance) {
7584                                 busiest->active_balance = 1;
7585                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7586                                 active_balance = 1;
7587                         }
7588                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7589
7590                         if (active_balance) {
7591                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7592                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7593                                         &busiest->active_balance_work);
7594                         }
7595
7596                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7597                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7598                 }
7599         } else
7600                 sd->nr_balance_failed = 0;
7601
7602         if (likely(!active_balance)) {
7603                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7604                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7605         } else {
7606                 /*
7607                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7608                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7609                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7610                  * detach_tasks).
7611                  */
7612                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7613                         sd->balance_interval *= 2;
7614         }
7615
7616         goto out;
7617
7618 out_balanced:
7619         /*
7620          * We reach balance although we may have faced some affinity
7621          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7622          */
7623         if (sd_parent) {
7624                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7625
7626                 if (*group_imbalance)
7627                         *group_imbalance = 0;
7628         }
7629
7630 out_all_pinned:
7631         /*
7632          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7633          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7634          * can try to migrate them.
7635          */
7636         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7637
7638         sd->nr_balance_failed = 0;
7639
7640 out_one_pinned:
7641         /* tune up the balancing interval */
7642         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7643                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7644                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7645                 sd->balance_interval *= 2;
7646
7647         ld_moved = 0;
7648 out:
7649         return ld_moved;
7650 }
7651
7652 static inline unsigned long
7653 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7654 {
7655         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7656
7657         if (cpu_busy)
7658                 interval *= sd->busy_factor;
7659
7660         /* scale ms to jiffies */
7661         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7662         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7663
7664         return interval;
7665 }
7666
7667 static inline void
7668 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7669 {
7670         unsigned long interval, next;
7671
7672         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7673         next = sd->last_balance + interval;
7674
7675         if (time_after(*next_balance, next))
7676                 *next_balance = next;
7677 }
7678
7679 /*
7680  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7681  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7682  */
7683 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7684 {
7685         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7686         int this_cpu = this_rq->cpu;
7687         struct sched_domain *sd;
7688         int pulled_task = 0;
7689         u64 curr_cost = 0;
7690
7691         /*
7692          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7693          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7694          */
7695         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7696
7697         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7698             !this_rq->rd->overload) {
7699                 rcu_read_lock();
7700                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7701                 if (sd)
7702                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7703                 rcu_read_unlock();
7704
7705                 goto out;
7706         }
7707
7708         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7709
7710         update_blocked_averages(this_cpu);
7711         rcu_read_lock();
7712         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7713                 int continue_balancing = 1;
7714                 u64 t0, domain_cost;
7715
7716                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7717                         continue;
7718
7719                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7720                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7721                         break;
7722                 }
7723
7724                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7725                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7726
7727                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7728                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7729                                                    &continue_balancing);
7730
7731                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7732                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7733                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7734
7735                         curr_cost += domain_cost;
7736                 }
7737
7738                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7739
7740                 /*
7741                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7742                  * now runnable tasks on this rq.
7743                  */
7744                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7745                         break;
7746         }
7747         rcu_read_unlock();
7748
7749         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7750
7751         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7752                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7753
7754         /*
7755          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7756          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7757          * pretend we pulled a task.
7758          */
7759         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7760                 pulled_task = 1;
7761
7762 out:
7763         /* Move the next balance forward */
7764         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7765                 this_rq->next_balance = next_balance;
7766
7767         /* Is there a task of a high priority class? */
7768         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7769                 pulled_task = -1;
7770
7771         if (pulled_task)
7772                 this_rq->idle_stamp = 0;
7773
7774         return pulled_task;
7775 }
7776
7777 /*
7778  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7779  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7780  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7781  * avoids physical / logical imbalances.
7782  */
7783 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7784 {
7785         struct rq *busiest_rq = data;
7786         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7787         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7788         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7789         struct sched_domain *sd;
7790         struct task_struct *p = NULL;
7791
7792         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7793
7794         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7795         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7796                      !busiest_rq->active_balance))
7797                 goto out_unlock;
7798
7799         /* Is there any task to move? */
7800         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7801                 goto out_unlock;
7802
7803         /*
7804          * This condition is "impossible", if it occurs
7805          * we need to fix it. Originally reported by
7806          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7807          */
7808         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7809
7810         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7811         rcu_read_lock();
7812         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7813                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7814                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7815                                 break;
7816         }
7817
7818         if (likely(sd)) {
7819                 struct lb_env env = {
7820                         .sd             = sd,
7821                         .dst_cpu        = target_cpu,
7822                         .dst_rq         = target_rq,
7823                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7824                         .src_rq         = busiest_rq,
7825                         .idle           = CPU_IDLE,
7826                 };
7827
7828                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7829
7830                 p = detach_one_task(&env);
7831                 if (p) {
7832                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7833                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7834                         sd->nr_balance_failed = 0;
7835                 } else {
7836                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7837                 }
7838         }
7839         rcu_read_unlock();
7840 out_unlock:
7841         busiest_rq->active_balance = 0;
7842         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7843
7844         if (p)
7845                 attach_one_task(target_rq, p);
7846
7847         local_irq_enable();
7848
7849         return 0;
7850 }
7851
7852 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7853 {
7854         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7855 }
7856
7857 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7858 /*
7859  * idle load balancing details
7860  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7861  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7862  *   load balancing for all the idle CPUs.
7863  */
7864 static struct {
7865         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7866         atomic_t nr_cpus;
7867         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7868 } nohz ____cacheline_aligned;
7869
7870 static inline int find_new_ilb(void)
7871 {
7872         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7873
7874         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7875                 return ilb;
7876
7877         return nr_cpu_ids;
7878 }
7879
7880 /*
7881  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7882  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7883  * CPU (if there is one).
7884  */
7885 static void nohz_balancer_kick(void)
7886 {
7887         int ilb_cpu;
7888
7889         nohz.next_balance++;
7890
7891         ilb_cpu = find_new_ilb();
7892
7893         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7894                 return;
7895
7896         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7897                 return;
7898         /*
7899          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7900          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7901          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7902          * will be run before returning from the IPI.
7903          */
7904         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7905         return;
7906 }
7907
7908 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7909 {
7910         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7911                 /*
7912                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7913                  */
7914                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7915                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7916                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7917                 }
7918                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7919         }
7920 }
7921
7922 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7923 {
7924         struct sched_domain *sd;
7925         int cpu = smp_processor_id();
7926
7927         rcu_read_lock();
7928         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7929
7930         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7931                 goto unlock;
7932         sd->nohz_idle = 0;
7933
7934         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7935 unlock:
7936         rcu_read_unlock();
7937 }
7938
7939 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7940 {
7941         struct sched_domain *sd;
7942         int cpu = smp_processor_id();
7943
7944         rcu_read_lock();
7945         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7946
7947         if (!sd || sd->nohz_idle)
7948                 goto unlock;
7949         sd->nohz_idle = 1;
7950
7951         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7952 unlock:
7953         rcu_read_unlock();
7954 }
7955
7956 /*
7957  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7958  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7959  */
7960 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7961 {
7962         /*
7963          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7964          */
7965         if (!cpu_active(cpu))
7966                 return;
7967
7968         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7969                 return;
7970
7971         /*
7972          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7973          */
7974         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7975                 return;
7976
7977         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7978         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7979         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7980 }
7981 #endif
7982
7983 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7984
7985 /*
7986  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7987  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7988  */
7989 void update_max_interval(void)
7990 {
7991         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7992 }
7993
7994 /*
7995  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7996  * and initiates a balancing operation if so.
7997  *
7998  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7999  */
8000 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8001 {
8002         int continue_balancing = 1;
8003         int cpu = rq->cpu;
8004         unsigned long interval;
8005         struct sched_domain *sd;
8006         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8007         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8008         int update_next_balance = 0;
8009         int need_serialize, need_decay = 0;
8010         u64 max_cost = 0;
8011
8012         update_blocked_averages(cpu);
8013
8014         rcu_read_lock();
8015         for_each_domain(cpu, sd) {
8016                 /*
8017                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8018                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8019                  */
8020                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8021                         sd->max_newidle_lb_cost =
8022                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8023                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8024                         need_decay = 1;
8025                 }
8026                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8027
8028                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8029                         continue;
8030
8031                 /*
8032                  * Stop the load balance at this level. There is another
8033                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8034                  * actively.
8035                  */
8036                 if (!continue_balancing) {
8037                         if (need_decay)
8038                                 continue;
8039                         break;
8040                 }
8041
8042                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8043
8044                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8045                 if (need_serialize) {
8046                         if (!spin_trylock(&balancing))
8047                                 goto out;
8048                 }
8049
8050                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8051                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8052                                 /*
8053                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8054                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8055                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8056                                  */
8057                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8058                         }
8059                         sd->last_balance = jiffies;
8060                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8061                 }
8062                 if (need_serialize)
8063                         spin_unlock(&balancing);
8064 out:
8065                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8066                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8067                         update_next_balance = 1;
8068                 }
8069         }
8070         if (need_decay) {
8071                 /*
8072                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8073                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8074                  */
8075                 rq->max_idle_balance_cost =
8076                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8077         }
8078         rcu_read_unlock();
8079
8080         /*
8081          * next_balance will be updated only when there is a need.
8082          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8083          * updated.
8084          */
8085         if (likely(update_next_balance)) {
8086                 rq->next_balance = next_balance;
8087
8088 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8089                 /*
8090                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8091                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8092                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8093                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8094                  * balance for itself and we need to update the
8095                  * nohz.next_balance accordingly.
8096                  */
8097                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8098                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8099 #endif
8100         }
8101 }
8102
8103 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8104 /*
8105  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8106  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8107  */
8108 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8109 {
8110         int this_cpu = this_rq->cpu;
8111         struct rq *rq;
8112         int balance_cpu;
8113         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8114         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8115         int update_next_balance = 0;
8116
8117         if (idle != CPU_IDLE ||
8118             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8119                 goto end;
8120
8121         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8122                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8123                         continue;
8124
8125                 /*
8126                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8127                  * work being done for other cpus. Next load
8128                  * balancing owner will pick it up.
8129                  */
8130                 if (need_resched())
8131                         break;
8132
8133                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8134
8135                 /*
8136                  * If time for next balance is due,
8137                  * do the balance.
8138                  */
8139                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8140                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8141                         update_rq_clock(rq);
8142                         cpu_load_update_idle(rq);
8143                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8144                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8145                 }
8146
8147                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8148                         next_balance = rq->next_balance;
8149                         update_next_balance = 1;
8150                 }
8151         }
8152
8153         /*
8154          * next_balance will be updated only when there is a need.
8155          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8156          * updated.
8157          */
8158         if (likely(update_next_balance))
8159                 nohz.next_balance = next_balance;
8160 end:
8161         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8162 }
8163
8164 /*
8165  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8166  * of an idle cpu in the system.
8167  *   - This rq has more than one task.
8168  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8169  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8170  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8171  *     multiple busy cpu.
8172  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8173  *     domain span are idle.
8174  */
8175 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8176 {
8177         unsigned long now = jiffies;
8178         struct sched_domain *sd;
8179         struct sched_group_capacity *sgc;
8180         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8181         bool kick = false;
8182
8183         if (unlikely(rq->idle_balance))
8184                 return false;
8185
8186        /*
8187         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8188         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8189         */
8190         set_cpu_sd_state_busy();
8191         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8192
8193         /*
8194          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8195          * balancing.
8196          */
8197         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8198                 return false;
8199
8200         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8201                 return false;
8202
8203         if (rq->nr_running >= 2)
8204                 return true;
8205
8206         rcu_read_lock();
8207         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8208         if (sd) {
8209                 sgc = sd->groups->sgc;
8210                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8211
8212                 if (nr_busy > 1) {
8213                         kick = true;
8214                         goto unlock;
8215                 }
8216
8217         }
8218
8219         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8220         if (sd) {
8221                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8222                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8223                         kick = true;
8224                         goto unlock;
8225                 }
8226         }
8227
8228         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8229         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8230                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8231                 kick = true;
8232                 goto unlock;
8233         }
8234
8235 unlock:
8236         rcu_read_unlock();
8237         return kick;
8238 }
8239 #else
8240 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8241 #endif
8242
8243 /*
8244  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8245  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8246  */
8247 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8248 {
8249         struct rq *this_rq = this_rq();
8250         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8251                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8252
8253         /*
8254          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8255          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8256          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8257          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8258          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8259          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8260          */
8261         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8262         rebalance_domains(this_rq, idle);
8263 }
8264
8265 /*
8266  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8267  */
8268 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8269 {
8270         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8271         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8272                 return;
8273
8274         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8275                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8276 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8277         if (nohz_kick_needed(rq))
8278                 nohz_balancer_kick();
8279 #endif
8280 }
8281
8282 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8283 {
8284         update_sysctl();
8285
8286         update_runtime_enabled(rq);
8287 }
8288
8289 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8290 {
8291         update_sysctl();
8292
8293         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8294         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8295 }
8296
8297 #endif /* CONFIG_SMP */
8298
8299 /*
8300  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8301  */
8302 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8303 {
8304         struct cfs_rq *cfs_rq;
8305         struct sched_entity *se = &curr->se;
8306
8307         for_each_sched_entity(se) {
8308                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8309                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8310         }
8311
8312         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8313                 task_tick_numa(rq, curr);
8314 }
8315
8316 /*
8317  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8318  *  - child not yet on the tasklist
8319  *  - preemption disabled
8320  */
8321 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8322 {
8323         struct cfs_rq *cfs_rq;
8324         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8325         int this_cpu = smp_processor_id();
8326         struct rq *rq = this_rq();
8327         unsigned long flags;
8328
8329         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8330
8331         update_rq_clock(rq);
8332
8333         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8334         curr = cfs_rq->curr;
8335
8336         /*
8337          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8338          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8339          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8340          * of child point to valid ones.
8341          */
8342         rcu_read_lock();
8343         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8344         rcu_read_unlock();
8345
8346         update_curr(cfs_rq);
8347
8348         if (curr)
8349                 se->vruntime = curr->vruntime;
8350         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8351
8352         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8353                 /*
8354                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8355                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8356                  */
8357                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8358                 resched_curr(rq);
8359         }
8360
8361         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8362
8363         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8364 }
8365
8366 /*
8367  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8368  * the current task.
8369  */
8370 static void
8371 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8372 {
8373         if (!task_on_rq_queued(p))
8374                 return;
8375
8376         /*
8377          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8378          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8379          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8380          */
8381         if (rq->curr == p) {
8382                 if (p->prio > oldprio)
8383                         resched_curr(rq);
8384         } else
8385                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8386 }
8387
8388 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8389 {
8390         struct sched_entity *se = &p->se;
8391
8392         /*
8393          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8394          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8395          * vruntime.
8396          */
8397         if (p->on_rq)
8398                 return true;
8399
8400         /*
8401          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8402          * But there are some cases where it has already been normalized:
8403          *
8404          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8405          *   wake_up_new_task().
8406          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8407          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8408          */
8409         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8410                 return true;
8411
8412         return false;
8413 }
8414
8415 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8416 {
8417         struct sched_entity *se = &p->se;
8418         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8419
8420         if (!vruntime_normalized(p)) {
8421                 /*
8422                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8423                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8424                  */
8425                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8426                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8427         }
8428
8429         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8430         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8431 }
8432
8433 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8434 {
8435         struct sched_entity *se = &p->se;
8436         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8437
8438 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8439         /*
8440          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8441          * class maintain depth value), reset depth properly.
8442          */
8443         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8444 #endif
8445
8446         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8447         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8448
8449         if (!vruntime_normalized(p))
8450                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8451 }
8452
8453 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8454 {
8455         detach_task_cfs_rq(p);
8456 }
8457
8458 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8459 {
8460         attach_task_cfs_rq(p);
8461
8462         if (task_on_rq_queued(p)) {
8463                 /*
8464                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8465                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8466                  * if we can still preempt the current task.
8467                  */
8468                 if (rq->curr == p)
8469                         resched_curr(rq);
8470                 else
8471                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8472         }
8473 }
8474
8475 /* Account for a task changing its policy or group.
8476  *
8477  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8478  * migrates between groups/classes.
8479  */
8480 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8481 {
8482         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8483
8484         for_each_sched_entity(se) {
8485                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8486
8487                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8488                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8489                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8490         }
8491 }
8492
8493 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8494 {
8495         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8496         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8497 #ifndef CONFIG_64BIT
8498         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8499 #endif
8500 #ifdef CONFIG_SMP
8501         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8502         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8503 #endif
8504 }
8505
8506 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8507 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8508 {
8509         detach_task_cfs_rq(p);
8510         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8511
8512 #ifdef CONFIG_SMP
8513         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8514         p->se.avg.last_update_time = 0;
8515 #endif
8516         attach_task_cfs_rq(p);
8517 }
8518
8519 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8520 {
8521         int i;
8522
8523         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8524
8525         for_each_possible_cpu(i) {
8526                 if (tg->cfs_rq)
8527                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8528                 if (tg->se)
8529                         kfree(tg->se[i]);
8530         }
8531
8532         kfree(tg->cfs_rq);
8533         kfree(tg->se);
8534 }
8535
8536 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8537 {
8538         struct sched_entity *se;
8539         struct cfs_rq *cfs_rq;
8540         struct rq *rq;
8541         int i;
8542
8543         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8544         if (!tg->cfs_rq)
8545                 goto err;
8546         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8547         if (!tg->se)
8548                 goto err;
8549
8550         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8551
8552         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8553
8554         for_each_possible_cpu(i) {
8555                 rq = cpu_rq(i);
8556
8557                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8558                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8559                 if (!cfs_rq)
8560                         goto err;
8561
8562                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8563                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8564                 if (!se)
8565                         goto err_free_rq;
8566
8567                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8568                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8569                 init_entity_runnable_average(se);
8570
8571                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8572                 post_init_entity_util_avg(se);
8573                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8574         }
8575
8576         return 1;
8577
8578 err_free_rq:
8579         kfree(cfs_rq);
8580 err:
8581         return 0;
8582 }
8583
8584 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8585 {
8586         unsigned long flags;
8587         struct rq *rq;
8588         int cpu;
8589
8590         for_each_possible_cpu(cpu) {
8591                 if (tg->se[cpu])
8592                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8593
8594                 /*
8595                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8596                  * check on_list without danger of it being re-added.
8597                  */
8598                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8599                         continue;
8600
8601                 rq = cpu_rq(cpu);
8602
8603                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8604                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8605                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8606         }
8607 }
8608
8609 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8610                         struct sched_entity *se, int cpu,
8611                         struct sched_entity *parent)
8612 {
8613         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8614
8615         cfs_rq->tg = tg;
8616         cfs_rq->rq = rq;
8617         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8618
8619         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8620         tg->se[cpu] = se;
8621
8622         /* se could be NULL for root_task_group */
8623         if (!se)
8624                 return;
8625
8626         if (!parent) {
8627                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8628                 se->depth = 0;
8629         } else {
8630                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8631                 se->depth = parent->depth + 1;
8632         }
8633
8634         se->my_q = cfs_rq;
8635         /* guarantee group entities always have weight */
8636         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8637         se->parent = parent;
8638 }
8639
8640 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8641
8642 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8643 {
8644         int i;
8645         unsigned long flags;
8646
8647         /*
8648          * We can't change the weight of the root cgroup.
8649          */
8650         if (!tg->se[0])
8651                 return -EINVAL;
8652
8653         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8654
8655         mutex_lock(&shares_mutex);
8656         if (tg->shares == shares)
8657                 goto done;
8658
8659         tg->shares = shares;
8660         for_each_possible_cpu(i) {
8661                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8662                 struct sched_entity *se;
8663
8664                 se = tg->se[i];
8665                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8666                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8667
8668                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8669                 update_rq_clock(rq);
8670                 for_each_sched_entity(se)
8671                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8672                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8673         }
8674
8675 done:
8676         mutex_unlock(&shares_mutex);
8677         return 0;
8678 }
8679 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8680
8681 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8682
8683 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8684 {
8685         return 1;
8686 }
8687
8688 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8689
8690 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8691
8692
8693 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8694 {
8695         struct sched_entity *se = &task->se;
8696         unsigned int rr_interval = 0;
8697
8698         /*
8699          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8700          * idle runqueue:
8701          */
8702         if (rq->cfs.load.weight)
8703                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8704
8705         return rr_interval;
8706 }
8707
8708 /*
8709  * All the scheduling class methods:
8710  */
8711 const struct sched_class fair_sched_class = {
8712         .next                   = &idle_sched_class,
8713         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8714         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8715         .yield_task             = yield_task_fair,
8716         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8717
8718         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8719
8720         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8721         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8722
8723 #ifdef CONFIG_SMP
8724         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8725         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8726
8727         .rq_online              = rq_online_fair,
8728         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8729
8730         .task_dead              = task_dead_fair,
8731         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8732 #endif
8733
8734         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8735         .task_tick              = task_tick_fair,
8736         .task_fork              = task_fork_fair,
8737
8738         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8739         .switched_from          = switched_from_fair,
8740         .switched_to            = switched_to_fair,
8741
8742         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8743
8744         .update_curr            = update_curr_fair,
8745
8746 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8747         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8748 #endif
8749 };
8750
8751 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8752 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8753 {
8754         struct cfs_rq *cfs_rq;
8755
8756         rcu_read_lock();
8757         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8758                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8759         rcu_read_unlock();
8760 }
8761
8762 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8763 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8764 {
8765         int node;
8766         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8767
8768         for_each_online_node(node) {
8769                 if (p->numa_faults) {
8770                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8771                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8772                 }
8773                 if (p->numa_group) {
8774                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8775                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8776                 }
8777                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8778         }
8779 }
8780 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8781 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8782
8783 __init void init_sched_fair_class(void)
8784 {
8785 #ifdef CONFIG_SMP
8786         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8787
8788 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8789         nohz.next_balance = jiffies;
8790         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8791 #endif
8792 #endif /* SMP */
8793
8794 }