Merge branch 'for-next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/j.anaszewski...
[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 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
739 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
740 #else
741 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
742 {
743 }
744 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
745 {
746 }
747 #endif
748
749 /*
750  * Update the current task's runtime statistics.
751  */
752 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
753 {
754         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
755         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
756         u64 delta_exec;
757
758         if (unlikely(!curr))
759                 return;
760
761         delta_exec = now - curr->exec_start;
762         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
763                 return;
764
765         curr->exec_start = now;
766
767         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
768                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
769
770         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
771         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
772
773         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
774         update_min_vruntime(cfs_rq);
775
776         if (entity_is_task(curr)) {
777                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
778
779                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
780                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
781                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
782         }
783
784         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
785 }
786
787 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
788 {
789         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
790 }
791
792 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
793 static inline void
794 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
795 {
796         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
797
798         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
799             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
800                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
801
802         se->statistics.wait_start = wait_start;
803 }
804
805 static void
806 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
807 {
808         struct task_struct *p;
809         u64 delta;
810
811         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
812
813         if (entity_is_task(se)) {
814                 p = task_of(se);
815                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
816                         /*
817                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
818                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
819                          * prior to migration.
820                          */
821                         se->statistics.wait_start = delta;
822                         return;
823                 }
824                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
825         }
826
827         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
828         se->statistics.wait_count++;
829         se->statistics.wait_sum += delta;
830         se->statistics.wait_start = 0;
831 }
832
833 /*
834  * Task is being enqueued - update stats:
835  */
836 static inline void
837 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
838 {
839         /*
840          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
841          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
842          */
843         if (se != cfs_rq->curr)
844                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
845 }
846
847 static inline void
848 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
849 {
850         /*
851          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
852          * waiting task:
853          */
854         if (se != cfs_rq->curr)
855                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
856
857         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
858                 if (entity_is_task(se)) {
859                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
860
861                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
862                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
863                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
864                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
865                 }
866         }
867
868 }
869 #else
870 static inline void
871 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
872 {
873 }
874
875 static inline void
876 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
877 {
878 }
879
880 static inline void
881 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
882 {
883 }
884
885 static inline void
886 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
887 {
888 }
889 #endif
890
891 /*
892  * We are picking a new current task - update its stats:
893  */
894 static inline void
895 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         /*
898          * We are starting a new run period:
899          */
900         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
901 }
902
903 /**************************************************
904  * Scheduling class queueing methods:
905  */
906
907 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
908 /*
909  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
910  * calculated based on the tasks virtual memory size and
911  * numa_balancing_scan_size.
912  */
913 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
914 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
915
916 /* Portion of address space to scan in MB */
917 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
918
919 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
920 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
921
922 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
923 {
924         unsigned long rss = 0;
925         unsigned long nr_scan_pages;
926
927         /*
928          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
929          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
930          * on resident pages
931          */
932         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
933         rss = get_mm_rss(p->mm);
934         if (!rss)
935                 rss = nr_scan_pages;
936
937         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
938         return rss / nr_scan_pages;
939 }
940
941 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
942 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
943
944 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
945 {
946         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
947         unsigned int scan, floor;
948         unsigned int windows = 1;
949
950         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
951                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
952         floor = 1000 / windows;
953
954         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
955         return max_t(unsigned int, floor, scan);
956 }
957
958 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
959 {
960         unsigned int smin = task_scan_min(p);
961         unsigned int smax;
962
963         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
964         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
965         return max(smin, smax);
966 }
967
968 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
969 {
970         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
971         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
972 }
973
974 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
975 {
976         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
977         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
978 }
979
980 struct numa_group {
981         atomic_t refcount;
982
983         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
984         int nr_tasks;
985         pid_t gid;
986         int active_nodes;
987
988         struct rcu_head rcu;
989         unsigned long total_faults;
990         unsigned long max_faults_cpu;
991         /*
992          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
993          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
994          * more by CPU use than by memory faults.
995          */
996         unsigned long *faults_cpu;
997         unsigned long faults[0];
998 };
999
1000 /* Shared or private faults. */
1001 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1002
1003 /* Memory and CPU locality */
1004 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1005
1006 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1007 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1008
1009 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1010 {
1011         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1012 }
1013
1014 /*
1015  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1016  * occupy the first half of the array. The second half of the
1017  * array is for current counters, which are averaged into the
1018  * first set by task_numa_placement.
1019  */
1020 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1021 {
1022         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1023 }
1024
1025 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1026 {
1027         if (!p->numa_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1031                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1035 {
1036         if (!p->numa_group)
1037                 return 0;
1038
1039         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1040                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1041 }
1042
1043 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1044 {
1045         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1046                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1047 }
1048
1049 /*
1050  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1051  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1052  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1053  */
1054 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1055
1056 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1057 {
1058         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1059 }
1060
1061 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1062 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1063                                         int maxdist, bool task)
1064 {
1065         unsigned long score = 0;
1066         int node;
1067
1068         /*
1069          * All nodes are directly connected, and the same distance
1070          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1071          */
1072         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1073                 return 0;
1074
1075         /*
1076          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1077          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1078          */
1079         for_each_online_node(node) {
1080                 unsigned long faults;
1081                 int dist = node_distance(nid, node);
1082
1083                 /*
1084                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1085                  * for placement; nid was already counted.
1086                  */
1087                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1088                         continue;
1089
1090                 /*
1091                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1092                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1093                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1094                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1095                  * of each group. Skip other nodes.
1096                  */
1097                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1098                                         dist > maxdist)
1099                         continue;
1100
1101                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1102                 if (task)
1103                         faults = task_faults(p, node);
1104                 else
1105                         faults = group_faults(p, node);
1106
1107                 /*
1108                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1109                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1110                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1111                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1112                  * The further away a node is, the less the faults count.
1113                  * This seems to result in good task placement.
1114                  */
1115                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1116                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1117                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1118                 }
1119
1120                 score += faults;
1121         }
1122
1123         return score;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1128  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1129  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1130  * evenly spread out between numa nodes.
1131  */
1132 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1133                                         int dist)
1134 {
1135         unsigned long faults, total_faults;
1136
1137         if (!p->numa_faults)
1138                 return 0;
1139
1140         total_faults = p->total_numa_faults;
1141
1142         if (!total_faults)
1143                 return 0;
1144
1145         faults = task_faults(p, nid);
1146         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1147
1148         return 1000 * faults / total_faults;
1149 }
1150
1151 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1152                                          int dist)
1153 {
1154         unsigned long faults, total_faults;
1155
1156         if (!p->numa_group)
1157                 return 0;
1158
1159         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1160
1161         if (!total_faults)
1162                 return 0;
1163
1164         faults = group_faults(p, nid);
1165         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1166
1167         return 1000 * faults / total_faults;
1168 }
1169
1170 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1171                                 int src_nid, int dst_cpu)
1172 {
1173         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1174         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1175         int last_cpupid, this_cpupid;
1176
1177         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1178
1179         /*
1180          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1181          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1182          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1183          *
1184          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1185          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1186          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1187          *
1188          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1189          * same result twice in a row, given these samples are fully
1190          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1191          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1192          *
1193          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1194          * act on an unlikely task<->page relation.
1195          */
1196         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1197         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1198                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1199                 return false;
1200
1201         /* Always allow migrate on private faults */
1202         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1203                 return true;
1204
1205         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1206         if (!ng)
1207                 return true;
1208
1209         /*
1210          * Destination node is much more heavily used than the source
1211          * node? Allow migration.
1212          */
1213         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1214                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1215                 return true;
1216
1217         /*
1218          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1219          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1220          *
1221          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1222          * --------------- * - > ---------------
1223          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1224          */
1225         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1226                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1227 }
1228
1229 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1230 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1231 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1232 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1233 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1234
1235 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1236 struct numa_stats {
1237         unsigned long nr_running;
1238         unsigned long load;
1239
1240         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1241         unsigned long compute_capacity;
1242
1243         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1244         unsigned long task_capacity;
1245         int has_free_capacity;
1246 };
1247
1248 /*
1249  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1250  */
1251 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1252 {
1253         int smt, cpu, cpus = 0;
1254         unsigned long capacity;
1255
1256         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1257         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1258                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1259
1260                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1261                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1262                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1263
1264                 cpus++;
1265         }
1266
1267         /*
1268          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1269          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1270          * not find this node attractive.
1271          *
1272          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1273          * imbalance and bail there.
1274          */
1275         if (!cpus)
1276                 return;
1277
1278         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1279         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1280         capacity = cpus / smt; /* cores */
1281
1282         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1283                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1284         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1285 }
1286
1287 struct task_numa_env {
1288         struct task_struct *p;
1289
1290         int src_cpu, src_nid;
1291         int dst_cpu, dst_nid;
1292
1293         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1294
1295         int imbalance_pct;
1296         int dist;
1297
1298         struct task_struct *best_task;
1299         long best_imp;
1300         int best_cpu;
1301 };
1302
1303 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1304                              struct task_struct *p, long imp)
1305 {
1306         if (env->best_task)
1307                 put_task_struct(env->best_task);
1308
1309         env->best_task = p;
1310         env->best_imp = imp;
1311         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1312 }
1313
1314 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1315                                 struct task_numa_env *env)
1316 {
1317         long imb, old_imb;
1318         long orig_src_load, orig_dst_load;
1319         long src_capacity, dst_capacity;
1320
1321         /*
1322          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1323          *
1324          * src_load        dst_load
1325          * ------------ vs ---------
1326          * src_capacity    dst_capacity
1327          */
1328         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1329         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1330
1331         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1332         if (dst_load < src_load)
1333                 swap(dst_load, src_load);
1334
1335         /* Is the difference below the threshold? */
1336         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1337               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1338         if (imb <= 0)
1339                 return false;
1340
1341         /*
1342          * The imbalance is above the allowed threshold.
1343          * Compare it with the old imbalance.
1344          */
1345         orig_src_load = env->src_stats.load;
1346         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1347
1348         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1349                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1350
1351         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1352                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1353
1354         /* Would this change make things worse? */
1355         return (imb > old_imb);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1360  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1361  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1362  * be exchanged with the source task
1363  */
1364 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1365                               long taskimp, long groupimp)
1366 {
1367         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1368         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1369         struct task_struct *cur;
1370         long src_load, dst_load;
1371         long load;
1372         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1373         long moveimp = imp;
1374         int dist = env->dist;
1375         bool assigned = false;
1376
1377         rcu_read_lock();
1378
1379         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1380         cur = dst_rq->curr;
1381         /*
1382          * No need to move the exiting task or idle task.
1383          */
1384         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1385                 cur = NULL;
1386         else {
1387                 /*
1388                  * The task_struct must be protected here to protect the
1389                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1390                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1391                  * finish_task_switch()
1392                  *     --> put_task_struct()
1393                  *         --> __put_task_struct()
1394                  *             --> task_numa_free()
1395                  */
1396                 get_task_struct(cur);
1397         }
1398
1399         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1400
1401         /*
1402          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1403          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1404          */
1405         if (cur == env->p)
1406                 goto unlock;
1407
1408         /*
1409          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1410          * source and destination node. Calculate the total differential for
1411          * the source task and potential destination task. The more negative
1412          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1413          * be incurred if the tasks were swapped.
1414          */
1415         if (cur) {
1416                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1417                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1418                         goto unlock;
1419
1420                 /*
1421                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1422                  * in any group then look only at task weights.
1423                  */
1424                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1425                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1426                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1427                         /*
1428                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1429                          * tasks within a group over tiny differences.
1430                          */
1431                         if (cur->numa_group)
1432                                 imp -= imp/16;
1433                 } else {
1434                         /*
1435                          * Compare the group weights. If a task is all by
1436                          * itself (not part of a group), use the task weight
1437                          * instead.
1438                          */
1439                         if (cur->numa_group)
1440                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1441                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1442                         else
1443                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1444                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1445                 }
1446         }
1447
1448         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1449                 goto unlock;
1450
1451         if (!cur) {
1452                 /* Is there capacity at our destination? */
1453                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1454                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1455                         goto unlock;
1456
1457                 goto balance;
1458         }
1459
1460         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1461         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1462                         dst_rq->nr_running == 1)
1463                 goto assign;
1464
1465         /*
1466          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1467          */
1468 balance:
1469         load = task_h_load(env->p);
1470         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1471         src_load = env->src_stats.load - load;
1472
1473         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1474                 /*
1475                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1476                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1477                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1478                  * so an actually idle CPU will win.
1479                  */
1480                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1481                         imp = moveimp - 1;
1482                         put_task_struct(cur);
1483                         cur = NULL;
1484                         goto assign;
1485                 }
1486         }
1487
1488         if (imp <= env->best_imp)
1489                 goto unlock;
1490
1491         if (cur) {
1492                 load = task_h_load(cur);
1493                 dst_load -= load;
1494                 src_load += load;
1495         }
1496
1497         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1498                 goto unlock;
1499
1500         /*
1501          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1502          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1503          */
1504         if (!cur)
1505                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1506
1507 assign:
1508         assigned = true;
1509         task_numa_assign(env, cur, imp);
1510 unlock:
1511         rcu_read_unlock();
1512         /*
1513          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1514          * finished.
1515          */
1516         if (cur && !assigned)
1517                 put_task_struct(cur);
1518 }
1519
1520 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1521                                 long taskimp, long groupimp)
1522 {
1523         int cpu;
1524
1525         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1526                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1527                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1528                         continue;
1529
1530                 env->dst_cpu = cpu;
1531                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1532         }
1533 }
1534
1535 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1536 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1537 {
1538         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1539         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1540
1541         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1542                 return false;
1543
1544         /*
1545          * Only consider a task move if the source has a higher load
1546          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1547          *
1548          *      src->load                dst->load
1549          * --------------------- vs ---------------------
1550          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1551          */
1552         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1553
1554             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1555                 return true;
1556
1557         return false;
1558 }
1559
1560 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1561 {
1562         struct task_numa_env env = {
1563                 .p = p,
1564
1565                 .src_cpu = task_cpu(p),
1566                 .src_nid = task_node(p),
1567
1568                 .imbalance_pct = 112,
1569
1570                 .best_task = NULL,
1571                 .best_imp = 0,
1572                 .best_cpu = -1,
1573         };
1574         struct sched_domain *sd;
1575         unsigned long taskweight, groupweight;
1576         int nid, ret, dist;
1577         long taskimp, groupimp;
1578
1579         /*
1580          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1581          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1582          *
1583          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1584          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1585          * to satisfy here.
1586          */
1587         rcu_read_lock();
1588         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1589         if (sd)
1590                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1591         rcu_read_unlock();
1592
1593         /*
1594          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1595          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1596          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1597          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1598          */
1599         if (unlikely(!sd)) {
1600                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1601                 return -EINVAL;
1602         }
1603
1604         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1605         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1606         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1607         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1608         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1609         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1610         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1611         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1612
1613         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1614         if (numa_has_capacity(&env))
1615                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1616
1617         /*
1618          * Look at other nodes in these cases:
1619          * - there is no space available on the preferred_nid
1620          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1621          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1622          *   we need to check other locations.
1623          */
1624         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1625                 for_each_online_node(nid) {
1626                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1627                                 continue;
1628
1629                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1630                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1631                                                 dist != env.dist) {
1632                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1633                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1634                         }
1635
1636                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1637                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1638                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1639                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1640                                 continue;
1641
1642                         env.dist = dist;
1643                         env.dst_nid = nid;
1644                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1645                         if (numa_has_capacity(&env))
1646                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1647                 }
1648         }
1649
1650         /*
1651          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1652          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1653          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1654          * settle down.
1655          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1656          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1657          */
1658         if (p->numa_group) {
1659                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1660
1661                 if (env.best_cpu == -1)
1662                         nid = env.src_nid;
1663                 else
1664                         nid = env.dst_nid;
1665
1666                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1667                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1668         }
1669
1670         /* No better CPU than the current one was found. */
1671         if (env.best_cpu == -1)
1672                 return -EAGAIN;
1673
1674         /*
1675          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1676          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1677          */
1678         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1679
1680         if (env.best_task == NULL) {
1681                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1682                 if (ret != 0)
1683                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1684                 return ret;
1685         }
1686
1687         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1688         if (ret != 0)
1689                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1690         put_task_struct(env.best_task);
1691         return ret;
1692 }
1693
1694 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1695 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1696 {
1697         unsigned long interval = HZ;
1698
1699         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1700         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1701                 return;
1702
1703         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1704         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1705         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1706
1707         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1708         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1709                 return;
1710
1711         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1712         task_numa_migrate(p);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1717  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1718  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1719  * located.
1720  */
1721 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1722 {
1723         unsigned long faults, max_faults = 0;
1724         int nid, active_nodes = 0;
1725
1726         for_each_online_node(nid) {
1727                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1728                 if (faults > max_faults)
1729                         max_faults = faults;
1730         }
1731
1732         for_each_online_node(nid) {
1733                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1734                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1735                         active_nodes++;
1736         }
1737
1738         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1739         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1740 }
1741
1742 /*
1743  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1744  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1745  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1746  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1747  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1748  */
1749 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1750 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1751
1752 /*
1753  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1754  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1755  * the page accesses are shared with other processes.
1756  * Otherwise, decrease the scan period.
1757  */
1758 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1759                         unsigned long shared, unsigned long private)
1760 {
1761         unsigned int period_slot;
1762         int ratio;
1763         int diff;
1764
1765         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1766         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1767
1768         /*
1769          * If there were no record hinting faults then either the task is
1770          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1771          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1772          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1773          * node is overloaded. In either case, scan slower
1774          */
1775         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1776                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1777                         p->numa_scan_period << 1);
1778
1779                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1780                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1781
1782                 return;
1783         }
1784
1785         /*
1786          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1787          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1788          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1789          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1790          */
1791         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1792         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1793         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1794                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1795                 if (!slot)
1796                         slot = 1;
1797                 diff = slot * period_slot;
1798         } else {
1799                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1800
1801                 /*
1802                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1803                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1804                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1805                  * speaking the intent is that there is little point
1806                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1807                  * simply bounce migrations uselessly
1808                  */
1809                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1810                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1811         }
1812
1813         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1814                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1815         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1820  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1821  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1822  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1823  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1824  */
1825 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1826 {
1827         u64 runtime, delta, now;
1828         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1829         now = p->se.exec_start;
1830         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1831
1832         if (p->last_task_numa_placement) {
1833                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1834                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1835         } else {
1836                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1837                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1838         }
1839
1840         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1841         p->last_task_numa_placement = now;
1842
1843         return delta;
1844 }
1845
1846 /*
1847  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1848  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1849  * otherwise workloads might not converge.
1850  */
1851 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1852 {
1853         nodemask_t nodes;
1854         int dist;
1855
1856         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1857         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1858                 return nid;
1859
1860         /*
1861          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1862          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1863          * both the node itself, and on nearby nodes.
1864          */
1865         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1866                 unsigned long score, max_score = 0;
1867                 int node, max_node = nid;
1868
1869                 dist = sched_max_numa_distance;
1870
1871                 for_each_online_node(node) {
1872                         score = group_weight(p, node, dist);
1873                         if (score > max_score) {
1874                                 max_score = score;
1875                                 max_node = node;
1876                         }
1877                 }
1878                 return max_node;
1879         }
1880
1881         /*
1882          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1883          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1884          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1885          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1886          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1887          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1888          * keep the complexity of the search down.
1889          */
1890         nodes = node_online_map;
1891         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1892                 unsigned long max_faults = 0;
1893                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1894                 int a, b;
1895
1896                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1897                 if (!find_numa_distance(dist))
1898                         continue;
1899
1900                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1901                         unsigned long faults = 0;
1902                         nodemask_t this_group;
1903                         nodes_clear(this_group);
1904
1905                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1906                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1907                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1908                                         faults += group_faults(p, b);
1909                                         node_set(b, this_group);
1910                                         node_clear(b, nodes);
1911                                 }
1912                         }
1913
1914                         /* Remember the top group. */
1915                         if (faults > max_faults) {
1916                                 max_faults = faults;
1917                                 max_group = this_group;
1918                                 /*
1919                                  * subtle: at the smallest distance there is
1920                                  * just one node left in each "group", the
1921                                  * winner is the preferred nid.
1922                                  */
1923                                 nid = a;
1924                         }
1925                 }
1926                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1927                 if (!max_faults)
1928                         break;
1929                 nodes = max_group;
1930         }
1931         return nid;
1932 }
1933
1934 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1935 {
1936         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1937         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1938         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1939         unsigned long total_faults;
1940         u64 runtime, period;
1941         spinlock_t *group_lock = NULL;
1942
1943         /*
1944          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1945          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1946          * that the field is read in a single access:
1947          */
1948         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1949         if (p->numa_scan_seq == seq)
1950                 return;
1951         p->numa_scan_seq = seq;
1952         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1953
1954         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1955                        p->numa_faults_locality[1];
1956         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1957
1958         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1959         if (p->numa_group) {
1960                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1961                 spin_lock_irq(group_lock);
1962         }
1963
1964         /* Find the node with the highest number of faults */
1965         for_each_online_node(nid) {
1966                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1967                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1968                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1969                 int priv;
1970
1971                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1972                         long diff, f_diff, f_weight;
1973
1974                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1975                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1976                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1977                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1978
1979                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1980                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1981                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1982                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1983
1984                         /*
1985                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1986                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1987                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1988                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1989                          * faults are less important.
1990                          */
1991                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1992                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1993                                    (total_faults + 1);
1994                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1995                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1996
1997                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1998                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1999                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2000                         p->total_numa_faults += diff;
2001                         if (p->numa_group) {
2002                                 /*
2003                                  * safe because we can only change our own group
2004                                  *
2005                                  * mem_idx represents the offset for a given
2006                                  * nid and priv in a specific region because it
2007                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2008                                  */
2009                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2010                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2011                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2012                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2013                         }
2014                 }
2015
2016                 if (faults > max_faults) {
2017                         max_faults = faults;
2018                         max_nid = nid;
2019                 }
2020
2021                 if (group_faults > max_group_faults) {
2022                         max_group_faults = group_faults;
2023                         max_group_nid = nid;
2024                 }
2025         }
2026
2027         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2028
2029         if (p->numa_group) {
2030                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2031                 spin_unlock_irq(group_lock);
2032                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2033         }
2034
2035         if (max_faults) {
2036                 /* Set the new preferred node */
2037                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2038                         sched_setnuma(p, max_nid);
2039
2040                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2041                         numa_migrate_preferred(p);
2042         }
2043 }
2044
2045 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2046 {
2047         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2048 }
2049
2050 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2051 {
2052         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2053                 kfree_rcu(grp, rcu);
2054 }
2055
2056 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2057                         int *priv)
2058 {
2059         struct numa_group *grp, *my_grp;
2060         struct task_struct *tsk;
2061         bool join = false;
2062         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2063         int i;
2064
2065         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2066                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2067                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2068
2069                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2070                 if (!grp)
2071                         return;
2072
2073                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2074                 grp->active_nodes = 1;
2075                 grp->max_faults_cpu = 0;
2076                 spin_lock_init(&grp->lock);
2077                 grp->gid = p->pid;
2078                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2079                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2080                                                 nr_node_ids;
2081
2082                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2083                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2084
2085                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2086
2087                 grp->nr_tasks++;
2088                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2089         }
2090
2091         rcu_read_lock();
2092         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2093
2094         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2095                 goto no_join;
2096
2097         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2098         if (!grp)
2099                 goto no_join;
2100
2101         my_grp = p->numa_group;
2102         if (grp == my_grp)
2103                 goto no_join;
2104
2105         /*
2106          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2107          * the other task will join us.
2108          */
2109         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2110                 goto no_join;
2111
2112         /*
2113          * Tie-break on the grp address.
2114          */
2115         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2116                 goto no_join;
2117
2118         /* Always join threads in the same process. */
2119         if (tsk->mm == current->mm)
2120                 join = true;
2121
2122         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2123         if (flags & TNF_SHARED)
2124                 join = true;
2125
2126         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2127         *priv = !join;
2128
2129         if (join && !get_numa_group(grp))
2130                 goto no_join;
2131
2132         rcu_read_unlock();
2133
2134         if (!join)
2135                 return;
2136
2137         BUG_ON(irqs_disabled());
2138         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2139
2140         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2141                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2142                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2143         }
2144         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2145         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2146
2147         my_grp->nr_tasks--;
2148         grp->nr_tasks++;
2149
2150         spin_unlock(&my_grp->lock);
2151         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2152
2153         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2154
2155         put_numa_group(my_grp);
2156         return;
2157
2158 no_join:
2159         rcu_read_unlock();
2160         return;
2161 }
2162
2163 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2164 {
2165         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2166         void *numa_faults = p->numa_faults;
2167         unsigned long flags;
2168         int i;
2169
2170         if (grp) {
2171                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2172                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2173                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2174                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2175
2176                 grp->nr_tasks--;
2177                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2178                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2179                 put_numa_group(grp);
2180         }
2181
2182         p->numa_faults = NULL;
2183         kfree(numa_faults);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2188  */
2189 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2190 {
2191         struct task_struct *p = current;
2192         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2193         int cpu_node = task_node(current);
2194         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2195         struct numa_group *ng;
2196         int priv;
2197
2198         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2199                 return;
2200
2201         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2202         if (!p->mm)
2203                 return;
2204
2205         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2206         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2207                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2208                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2209
2210                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2211                 if (!p->numa_faults)
2212                         return;
2213
2214                 p->total_numa_faults = 0;
2215                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2216         }
2217
2218         /*
2219          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2220          * to be private if the accessing pid has not changed
2221          */
2222         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2223                 priv = 1;
2224         } else {
2225                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2226                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2227                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2228         }
2229
2230         /*
2231          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2232          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2233          * actively using should be counted as local. This allows the
2234          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2235          */
2236         ng = p->numa_group;
2237         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2238                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2239                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2240                 local = 1;
2241
2242         task_numa_placement(p);
2243
2244         /*
2245          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2246          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2247          */
2248         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2249                 numa_migrate_preferred(p);
2250
2251         if (migrated)
2252                 p->numa_pages_migrated += pages;
2253         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2254                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2255
2256         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2257         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2258         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2259 }
2260
2261 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2262 {
2263         /*
2264          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2265          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2266          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2267          * much of an issue though, since this is just used for
2268          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2269          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2270          */
2271         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2272         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2273 }
2274
2275 /*
2276  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2277  * Triggered from task_tick_numa().
2278  */
2279 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2280 {
2281         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2282         struct task_struct *p = current;
2283         struct mm_struct *mm = p->mm;
2284         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2285         struct vm_area_struct *vma;
2286         unsigned long start, end;
2287         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2288         long pages, virtpages;
2289
2290         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2291
2292         work->next = work; /* protect against double add */
2293         /*
2294          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2295          *
2296          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2297          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2298          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2299          * work.
2300          */
2301         if (p->flags & PF_EXITING)
2302                 return;
2303
2304         if (!mm->numa_next_scan) {
2305                 mm->numa_next_scan = now +
2306                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2307         }
2308
2309         /*
2310          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2311          */
2312         migrate = mm->numa_next_scan;
2313         if (time_before(now, migrate))
2314                 return;
2315
2316         if (p->numa_scan_period == 0) {
2317                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2318                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2319         }
2320
2321         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2322         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2323                 return;
2324
2325         /*
2326          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2327          * the next time around.
2328          */
2329         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2330
2331         start = mm->numa_scan_offset;
2332         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2333         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2334         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2335         if (!pages)
2336                 return;
2337
2338
2339         down_read(&mm->mmap_sem);
2340         vma = find_vma(mm, start);
2341         if (!vma) {
2342                 reset_ptenuma_scan(p);
2343                 start = 0;
2344                 vma = mm->mmap;
2345         }
2346         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2347                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2348                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2349                         continue;
2350                 }
2351
2352                 /*
2353                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2354                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2355                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2356                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2357                  */
2358                 if (!vma->vm_mm ||
2359                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2360                         continue;
2361
2362                 /*
2363                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2364                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2365                  */
2366                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2367                         continue;
2368
2369                 do {
2370                         start = max(start, vma->vm_start);
2371                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2372                         end = min(end, vma->vm_end);
2373                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2374
2375                         /*
2376                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2377                          * hpages that have at least one present PTE that
2378                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2379                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2380                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2381                          * areas faster.
2382                          */
2383                         if (nr_pte_updates)
2384                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2385                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2386
2387                         start = end;
2388                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2389                                 goto out;
2390
2391                         cond_resched();
2392                 } while (end != vma->vm_end);
2393         }
2394
2395 out:
2396         /*
2397          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2398          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2399          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2400          * scanner to the start so check it now.
2401          */
2402         if (vma)
2403                 mm->numa_scan_offset = start;
2404         else
2405                 reset_ptenuma_scan(p);
2406         up_read(&mm->mmap_sem);
2407
2408         /*
2409          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2410          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2411          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2412          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2413          */
2414         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2415                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2416                 p->node_stamp += 32 * diff;
2417         }
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Drive the periodic memory faults..
2422  */
2423 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2424 {
2425         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2426         u64 period, now;
2427
2428         /*
2429          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2430          */
2431         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2432                 return;
2433
2434         /*
2435          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2436          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2437          * task needs to have done some actual work before we bother with
2438          * NUMA placement.
2439          */
2440         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2441         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2442
2443         if (now > curr->node_stamp + period) {
2444                 if (!curr->node_stamp)
2445                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2446                 curr->node_stamp += period;
2447
2448                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2449                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2450                         task_work_add(curr, work, true);
2451                 }
2452         }
2453 }
2454 #else
2455 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2456 {
2457 }
2458
2459 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2460 {
2461 }
2462
2463 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2464 {
2465 }
2466 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2467
2468 static void
2469 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2470 {
2471         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2472         if (!parent_entity(se))
2473                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2474 #ifdef CONFIG_SMP
2475         if (entity_is_task(se)) {
2476                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2477
2478                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2479                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2480         }
2481 #endif
2482         cfs_rq->nr_running++;
2483 }
2484
2485 static void
2486 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2487 {
2488         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2489         if (!parent_entity(se))
2490                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2491 #ifdef CONFIG_SMP
2492         if (entity_is_task(se)) {
2493                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2494                 list_del_init(&se->group_node);
2495         }
2496 #endif
2497         cfs_rq->nr_running--;
2498 }
2499
2500 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2501 # ifdef CONFIG_SMP
2502 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2503 {
2504         long tg_weight;
2505
2506         /*
2507          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2508          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2509          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2510          */
2511         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2512         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2513         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2514
2515         return tg_weight;
2516 }
2517
2518 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2519 {
2520         long tg_weight, load, shares;
2521
2522         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2523         load = cfs_rq->load.weight;
2524
2525         shares = (tg->shares * load);
2526         if (tg_weight)
2527                 shares /= tg_weight;
2528
2529         if (shares < MIN_SHARES)
2530                 shares = MIN_SHARES;
2531         if (shares > tg->shares)
2532                 shares = tg->shares;
2533
2534         return shares;
2535 }
2536 # else /* CONFIG_SMP */
2537 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2538 {
2539         return tg->shares;
2540 }
2541 # endif /* CONFIG_SMP */
2542 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2543                             unsigned long weight)
2544 {
2545         if (se->on_rq) {
2546                 /* commit outstanding execution time */
2547                 if (cfs_rq->curr == se)
2548                         update_curr(cfs_rq);
2549                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2550         }
2551
2552         update_load_set(&se->load, weight);
2553
2554         if (se->on_rq)
2555                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2556 }
2557
2558 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2559
2560 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         struct task_group *tg;
2563         struct sched_entity *se;
2564         long shares;
2565
2566         tg = cfs_rq->tg;
2567         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2568         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2569                 return;
2570 #ifndef CONFIG_SMP
2571         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2572                 return;
2573 #endif
2574         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2575
2576         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2577 }
2578 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2579 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2580 {
2581 }
2582 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2583
2584 #ifdef CONFIG_SMP
2585 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2586 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2587         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2588         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2589         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2590         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2591         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2592         0x85aac367, 0x82cd8698,
2593 };
2594
2595 /*
2596  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2597  * over-estimates when re-combining.
2598  */
2599 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2600             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2601          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2602         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2603 };
2604
2605 /*
2606  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2607  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2608  * were generated:
2609  */
2610 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2611             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2612         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2613 };
2614
2615 /*
2616  * Approximate:
2617  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2618  */
2619 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2620 {
2621         unsigned int local_n;
2622
2623         if (!n)
2624                 return val;
2625         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2626                 return 0;
2627
2628         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2629         local_n = n;
2630
2631         /*
2632          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2633          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2634          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2635          *
2636          * To achieve constant time decay_load.
2637          */
2638         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2639                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2640                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2641         }
2642
2643         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2644         return val;
2645 }
2646
2647 /*
2648  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2649  * average will be: \Sum 1024*y^n
2650  *
2651  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2652  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2653  */
2654 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2655 {
2656         u32 contrib = 0;
2657
2658         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2659                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2660         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2661                 return LOAD_AVG_MAX;
2662
2663         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2664         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2665         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2666         contrib = decay_load(contrib, n);
2667         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2668 }
2669
2670 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2671
2672 /*
2673  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2674  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2675  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2676  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2677  *
2678  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2679  *      p0            p1           p2
2680  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2681  *
2682  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2683  *
2684  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2685  * following representation of historical load:
2686  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2687  *
2688  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2689  *   y^32 = 0.5
2690  *
2691  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2692  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2693  * (u_0).
2694  *
2695  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2696  * sum again by y is sufficient to update:
2697  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2698  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2699  */
2700 static __always_inline int
2701 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2702                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2703 {
2704         u64 delta, scaled_delta, periods;
2705         u32 contrib;
2706         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2707         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2708
2709         delta = now - sa->last_update_time;
2710         /*
2711          * This should only happen when time goes backwards, which it
2712          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2713          */
2714         if ((s64)delta < 0) {
2715                 sa->last_update_time = now;
2716                 return 0;
2717         }
2718
2719         /*
2720          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2721          * approximation of 1us and fast to compute.
2722          */
2723         delta >>= 10;
2724         if (!delta)
2725                 return 0;
2726         sa->last_update_time = now;
2727
2728         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2729         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2730
2731         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2732         delta_w = sa->period_contrib;
2733         if (delta + delta_w >= 1024) {
2734                 decayed = 1;
2735
2736                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2737                 sa->period_contrib = 0;
2738
2739                 /*
2740                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2741                  * out how much from delta we need to complete the current
2742                  * period and accrue it.
2743                  */
2744                 delta_w = 1024 - delta_w;
2745                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2746                 if (weight) {
2747                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2748                         if (cfs_rq) {
2749                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2750                                                 weight * scaled_delta_w;
2751                         }
2752                 }
2753                 if (running)
2754                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2755
2756                 delta -= delta_w;
2757
2758                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2759                 periods = delta / 1024;
2760                 delta %= 1024;
2761
2762                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2763                 if (cfs_rq) {
2764                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2765                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2766                 }
2767                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2768
2769                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2770                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2771                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2772                 if (weight) {
2773                         sa->load_sum += weight * contrib;
2774                         if (cfs_rq)
2775                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2776                 }
2777                 if (running)
2778                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2779         }
2780
2781         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2782         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2783         if (weight) {
2784                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2785                 if (cfs_rq)
2786                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2787         }
2788         if (running)
2789                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2790
2791         sa->period_contrib += delta;
2792
2793         if (decayed) {
2794                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2795                 if (cfs_rq) {
2796                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2797                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2798                 }
2799                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2800         }
2801
2802         return decayed;
2803 }
2804
2805 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2806 /*
2807  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2808  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2809  */
2810 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2811 {
2812         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2813
2814         /*
2815          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2816          */
2817         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2818                 return;
2819
2820         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2821                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2822                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2823         }
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2828  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2829  * including the state of rq->lock, should be made.
2830  */
2831 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2832                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2833 {
2834         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2835                 return;
2836
2837         /*
2838          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2839          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2840          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2841          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2842          * the wakee more load sounds not bad.
2843          */
2844         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2845                 u64 p_last_update_time;
2846                 u64 n_last_update_time;
2847
2848 #ifndef CONFIG_64BIT
2849                 u64 p_last_update_time_copy;
2850                 u64 n_last_update_time_copy;
2851
2852                 do {
2853                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2854                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2855
2856                         smp_rmb();
2857
2858                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2859                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2860
2861                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2862                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2863 #else
2864                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2865                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2866 #endif
2867                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2868                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2869                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2870         }
2871 }
2872 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2873 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2874 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2875
2876 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2877
2878 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2879 {
2880         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2881         int cpu = cpu_of(rq);
2882
2883         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2884                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2885
2886                 /*
2887                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2888                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2889                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2890                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2891                  * the next tick/schedule should update.
2892                  *
2893                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2894                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2895                  * number include things like RT tasks.
2896                  *
2897                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2898                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2899                  *
2900                  * See cpu_util().
2901                  */
2902                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2903                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2904         }
2905 }
2906
2907 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2908 static inline int
2909 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2910 {
2911         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2912         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2913
2914         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2915                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2916                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2917                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2918                 removed_load = 1;
2919         }
2920
2921         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2922                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2923                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2924                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2925                 removed_util = 1;
2926         }
2927
2928         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2929                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2930
2931 #ifndef CONFIG_64BIT
2932         smp_wmb();
2933         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2934 #endif
2935
2936         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2937                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2938
2939         return decayed || removed_load;
2940 }
2941
2942 /* Update task and its cfs_rq load average */
2943 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2944 {
2945         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2946         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2947         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2948         int cpu = cpu_of(rq);
2949
2950         /*
2951          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2952          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2953          */
2954         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2955                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2956                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2957
2958         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2959                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2960 }
2961
2962 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2963 {
2964         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2965                 goto skip_aging;
2966
2967         /*
2968          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2969          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2970          */
2971         if (se->avg.last_update_time) {
2972                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2973                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2974
2975                 /*
2976                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2977                  * absent from the fair class for too long.
2978                  */
2979         }
2980
2981 skip_aging:
2982         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2983         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2984         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2985         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2986         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2987
2988         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2989 }
2990
2991 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2992 {
2993         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2994                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2995                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2996
2997         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2998         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2999         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
3000         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
3001
3002         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3003 }
3004
3005 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3006 static inline void
3007 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3008 {
3009         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3010         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3011         int migrated, decayed;
3012
3013         migrated = !sa->last_update_time;
3014         if (!migrated) {
3015                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3016                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3017                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3018         }
3019
3020         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3021
3022         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3023         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3024
3025         if (migrated)
3026                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3027
3028         if (decayed || migrated)
3029                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3030 }
3031
3032 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3033 static inline void
3034 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3035 {
3036         update_load_avg(se, 1);
3037
3038         cfs_rq->runnable_load_avg =
3039                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3040         cfs_rq->runnable_load_sum =
3041                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3042 }
3043
3044 #ifndef CONFIG_64BIT
3045 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3046 {
3047         u64 last_update_time_copy;
3048         u64 last_update_time;
3049
3050         do {
3051                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3052                 smp_rmb();
3053                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3054         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3055
3056         return last_update_time;
3057 }
3058 #else
3059 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3060 {
3061         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3062 }
3063 #endif
3064
3065 /*
3066  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3067  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3068  */
3069 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3070 {
3071         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3072         u64 last_update_time;
3073
3074         /*
3075          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3076          * from its (source) cfs_rq
3077          */
3078         if (se->avg.last_update_time == 0)
3079                 return;
3080
3081         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3082
3083         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3084         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3085         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3086 }
3087
3088 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3089 {
3090         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3091 }
3092
3093 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3094 {
3095         return cfs_rq->avg.load_avg;
3096 }
3097
3098 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3099
3100 #else /* CONFIG_SMP */
3101
3102 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3103 {
3104         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3105         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3106
3107         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3108 }
3109
3110 static inline void
3111 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3112 static inline void
3113 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3114 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3115
3116 static inline void
3117 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3118 static inline void
3119 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3120
3121 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3122 {
3123         return 0;
3124 }
3125
3126 #endif /* CONFIG_SMP */
3127
3128 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3129 {
3130 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3131         struct task_struct *tsk = NULL;
3132
3133         if (entity_is_task(se))
3134                 tsk = task_of(se);
3135
3136         if (se->statistics.sleep_start) {
3137                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3138
3139                 if ((s64)delta < 0)
3140                         delta = 0;
3141
3142                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3143                         se->statistics.sleep_max = delta;
3144
3145                 se->statistics.sleep_start = 0;
3146                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3147
3148                 if (tsk) {
3149                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3150                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3151                 }
3152         }
3153         if (se->statistics.block_start) {
3154                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3155
3156                 if ((s64)delta < 0)
3157                         delta = 0;
3158
3159                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3160                         se->statistics.block_max = delta;
3161
3162                 se->statistics.block_start = 0;
3163                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3164
3165                 if (tsk) {
3166                         if (tsk->in_iowait) {
3167                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3168                                 se->statistics.iowait_count++;
3169                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3170                         }
3171
3172                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3173
3174                         /*
3175                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3176                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3177                          * amount of time that the task spent sleeping:
3178                          */
3179                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3180                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3181                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3182                                                 delta >> 20);
3183                         }
3184                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3185                 }
3186         }
3187 #endif
3188 }
3189
3190 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3191 {
3192 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3193         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3194
3195         if (d < 0)
3196                 d = -d;
3197
3198         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3199                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3200 #endif
3201 }
3202
3203 static void
3204 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3205 {
3206         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3207
3208         /*
3209          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3210          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3211          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3212          * stays open at the end.
3213          */
3214         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3215                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3216
3217         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3218         if (!initial) {
3219                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3220
3221                 /*
3222                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3223                  * for a gentler effect of sleepers:
3224                  */
3225                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3226                         thresh >>= 1;
3227
3228                 vruntime -= thresh;
3229         }
3230
3231         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3232         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3233 }
3234
3235 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3236
3237 static inline void check_schedstat_required(void)
3238 {
3239 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3240         if (schedstat_enabled())
3241                 return;
3242
3243         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3244         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3245                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3246                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3247                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3248                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3249                 pr_warn_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3250                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3251                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3252                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3253         }
3254 #endif
3255 }
3256
3257
3258 /*
3259  * MIGRATION
3260  *
3261  *      dequeue
3262  *        update_curr()
3263  *          update_min_vruntime()
3264  *        vruntime -= min_vruntime
3265  *
3266  *      enqueue
3267  *        update_curr()
3268  *          update_min_vruntime()
3269  *        vruntime += min_vruntime
3270  *
3271  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3272  * min_vruntime are up-to-date.
3273  *
3274  * WAKEUP (remote)
3275  *
3276  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3277  *        vruntime -= min_vruntime
3278  *
3279  *      enqueue
3280  *        update_curr()
3281  *          update_min_vruntime()
3282  *        vruntime += min_vruntime
3283  *
3284  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3285  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3286  */
3287
3288 static void
3289 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3290 {
3291         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3292         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3293
3294         /*
3295          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3296          * update_curr().
3297          */
3298         if (renorm && curr)
3299                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3300
3301         update_curr(cfs_rq);
3302
3303         /*
3304          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3305          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3306          * placed in the past could significantly boost this task to the
3307          * fairness detriment of existing tasks.
3308          */
3309         if (renorm && !curr)
3310                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3311
3312         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3313         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3314         update_cfs_shares(cfs_rq);
3315
3316         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3317                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3318                 if (schedstat_enabled())
3319                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3320         }
3321
3322         check_schedstat_required();
3323         if (schedstat_enabled()) {
3324                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3325                 check_spread(cfs_rq, se);
3326         }
3327         if (!curr)
3328                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3329         se->on_rq = 1;
3330
3331         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3332                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3333                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3334         }
3335 }
3336
3337 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3338 {
3339         for_each_sched_entity(se) {
3340                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3341                 if (cfs_rq->last != se)
3342                         break;
3343
3344                 cfs_rq->last = NULL;
3345         }
3346 }
3347
3348 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3349 {
3350         for_each_sched_entity(se) {
3351                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3352                 if (cfs_rq->next != se)
3353                         break;
3354
3355                 cfs_rq->next = NULL;
3356         }
3357 }
3358
3359 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3360 {
3361         for_each_sched_entity(se) {
3362                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3363                 if (cfs_rq->skip != se)
3364                         break;
3365
3366                 cfs_rq->skip = NULL;
3367         }
3368 }
3369
3370 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3371 {
3372         if (cfs_rq->last == se)
3373                 __clear_buddies_last(se);
3374
3375         if (cfs_rq->next == se)
3376                 __clear_buddies_next(se);
3377
3378         if (cfs_rq->skip == se)
3379                 __clear_buddies_skip(se);
3380 }
3381
3382 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3383
3384 static void
3385 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3386 {
3387         /*
3388          * Update run-time statistics of the 'current'.
3389          */
3390         update_curr(cfs_rq);
3391         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3392
3393         if (schedstat_enabled())
3394                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3395
3396         clear_buddies(cfs_rq, se);
3397
3398         if (se != cfs_rq->curr)
3399                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3400         se->on_rq = 0;
3401         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3402
3403         /*
3404          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3405          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3406          * movement in our normalized position.
3407          */
3408         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3409                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3410
3411         /* return excess runtime on last dequeue */
3412         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3413
3414         update_min_vruntime(cfs_rq);
3415         update_cfs_shares(cfs_rq);
3416 }
3417
3418 /*
3419  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3420  */
3421 static void
3422 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3423 {
3424         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3425         struct sched_entity *se;
3426         s64 delta;
3427
3428         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3429         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3430         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3431                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3432                 /*
3433                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3434                  * re-elected due to buddy favours.
3435                  */
3436                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3437                 return;
3438         }
3439
3440         /*
3441          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3442          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3443          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3444          */
3445         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3446                 return;
3447
3448         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3449         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3450
3451         if (delta < 0)
3452                 return;
3453
3454         if (delta > ideal_runtime)
3455                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3456 }
3457
3458 static void
3459 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3460 {
3461         /* 'current' is not kept within the tree. */
3462         if (se->on_rq) {
3463                 /*
3464                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3465                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3466                  * runqueue.
3467                  */
3468                 if (schedstat_enabled())
3469                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3470                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3471                 update_load_avg(se, 1);
3472         }
3473
3474         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3475         cfs_rq->curr = se;
3476 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3477         /*
3478          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3479          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3480          * when there are only lesser-weight tasks around):
3481          */
3482         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3483                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3484                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3485         }
3486 #endif
3487         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3488 }
3489
3490 static int
3491 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3492
3493 /*
3494  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3495  * 1) keep things fair between processes/task groups
3496  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3497  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3498  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3499  */
3500 static struct sched_entity *
3501 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3502 {
3503         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3504         struct sched_entity *se;
3505
3506         /*
3507          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3508          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3509          */
3510         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3511                 left = curr;
3512
3513         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3514
3515         /*
3516          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3517          * be done without getting too unfair.
3518          */
3519         if (cfs_rq->skip == se) {
3520                 struct sched_entity *second;
3521
3522                 if (se == curr) {
3523                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3524                 } else {
3525                         second = __pick_next_entity(se);
3526                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3527                                 second = curr;
3528                 }
3529
3530                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3531                         se = second;
3532         }
3533
3534         /*
3535          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3536          */
3537         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3538                 se = cfs_rq->last;
3539
3540         /*
3541          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3542          */
3543         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3544                 se = cfs_rq->next;
3545
3546         clear_buddies(cfs_rq, se);
3547
3548         return se;
3549 }
3550
3551 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3552
3553 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3554 {
3555         /*
3556          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3557          * was not called and update_curr() has to be done:
3558          */
3559         if (prev->on_rq)
3560                 update_curr(cfs_rq);
3561
3562         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3563         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3564
3565         if (schedstat_enabled()) {
3566                 check_spread(cfs_rq, prev);
3567                 if (prev->on_rq)
3568                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3569         }
3570
3571         if (prev->on_rq) {
3572                 /* Put 'current' back into the tree. */
3573                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3574                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3575                 update_load_avg(prev, 0);
3576         }
3577         cfs_rq->curr = NULL;
3578 }
3579
3580 static void
3581 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3582 {
3583         /*
3584          * Update run-time statistics of the 'current'.
3585          */
3586         update_curr(cfs_rq);
3587
3588         /*
3589          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3590          */
3591         update_load_avg(curr, 1);
3592         update_cfs_shares(cfs_rq);
3593
3594 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3595         /*
3596          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3597          * validating it and just reschedule.
3598          */
3599         if (queued) {
3600                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3601                 return;
3602         }
3603         /*
3604          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3605          */
3606         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3607                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3608                 return;
3609 #endif
3610
3611         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3612                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3613 }
3614
3615
3616 /**************************************************
3617  * CFS bandwidth control machinery
3618  */
3619
3620 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3621
3622 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3623 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3624
3625 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3626 {
3627         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3628 }
3629
3630 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3631 {
3632         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3633 }
3634
3635 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3636 {
3637         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3638 }
3639 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3640 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3641 {
3642         return true;
3643 }
3644
3645 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3646 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3647 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3648
3649 /*
3650  * default period for cfs group bandwidth.
3651  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3652  */
3653 static inline u64 default_cfs_period(void)
3654 {
3655         return 100000000ULL;
3656 }
3657
3658 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3659 {
3660         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3661 }
3662
3663 /*
3664  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3665  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3666  * additional synchronization around rq->lock.
3667  *
3668  * requires cfs_b->lock
3669  */
3670 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3671 {
3672         u64 now;
3673
3674         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3675                 return;
3676
3677         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3678         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3679         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3680 }
3681
3682 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3683 {
3684         return &tg->cfs_bandwidth;
3685 }
3686
3687 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3688 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3689 {
3690         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3691                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3692
3693         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3694 }
3695
3696 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3697 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3698 {
3699         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3700         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3701         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3702
3703         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3704         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3705
3706         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3707         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3708                 amount = min_amount;
3709         else {
3710                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3711
3712                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3713                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3714                         cfs_b->runtime -= amount;
3715                         cfs_b->idle = 0;
3716                 }
3717         }
3718         expires = cfs_b->runtime_expires;
3719         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3720
3721         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3722         /*
3723          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3724          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3725          * issued.
3726          */
3727         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3728                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3729
3730         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3731 }
3732
3733 /*
3734  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3735  * fact that rq->clock snapshots this value.
3736  */
3737 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3738 {
3739         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3740
3741         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3742         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3743                 return;
3744
3745         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3746                 return;
3747
3748         /*
3749          * If the local deadline has passed we have to consider the
3750          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3751          * has not truly expired.
3752          *
3753          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3754          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3755          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3756          * exact equality, so a partial write will still work.
3757          */
3758
3759         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3760                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3761                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3762         } else {
3763                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3764                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3765         }
3766 }
3767
3768 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3769 {
3770         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3771         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3772         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3773
3774         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3775                 return;
3776
3777         /*
3778          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3779          * hierarchy can be throttled
3780          */
3781         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3782                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3783 }
3784
3785 static __always_inline
3786 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3787 {
3788         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3789                 return;
3790
3791         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3792 }
3793
3794 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3795 {
3796         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3797 }
3798
3799 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3800 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3801 {
3802         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3803 }
3804
3805 /*
3806  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3807  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3808  * load-balance operations.
3809  */
3810 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3811                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3812 {
3813         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3814
3815         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3816         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3817
3818         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3819                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3820 }
3821
3822 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3823 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3824 {
3825         struct rq *rq = data;
3826         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3827
3828         cfs_rq->throttle_count--;
3829 #ifdef CONFIG_SMP
3830         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3831                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3832                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3833                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3834         }
3835 #endif
3836
3837         return 0;
3838 }
3839
3840 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3841 {
3842         struct rq *rq = data;
3843         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3844
3845         /* group is entering throttled state, stop time */
3846         if (!cfs_rq->throttle_count)
3847                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3848         cfs_rq->throttle_count++;
3849
3850         return 0;
3851 }
3852
3853 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3854 {
3855         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3856         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3857         struct sched_entity *se;
3858         long task_delta, dequeue = 1;
3859         bool empty;
3860
3861         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3862
3863         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3864         rcu_read_lock();
3865         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3866         rcu_read_unlock();
3867
3868         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3869         for_each_sched_entity(se) {
3870                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3871                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3872                 if (!se->on_rq)
3873                         break;
3874
3875                 if (dequeue)
3876                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3877                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3878
3879                 if (qcfs_rq->load.weight)
3880                         dequeue = 0;
3881         }
3882
3883         if (!se)
3884                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3885
3886         cfs_rq->throttled = 1;
3887         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3888         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3889         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3890
3891         /*
3892          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3893          * distribute_cfs_runtime will not see us
3894          */
3895         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3896
3897         /*
3898          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3899          * timer is running.
3900          */
3901         if (empty)
3902                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3903
3904         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3905 }
3906
3907 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3908 {
3909         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3910         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3911         struct sched_entity *se;
3912         int enqueue = 1;
3913         long task_delta;
3914
3915         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3916
3917         cfs_rq->throttled = 0;
3918
3919         update_rq_clock(rq);
3920
3921         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3922         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3923         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3924         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3925
3926         /* update hierarchical throttle state */
3927         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3928
3929         if (!cfs_rq->load.weight)
3930                 return;
3931
3932         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3933         for_each_sched_entity(se) {
3934                 if (se->on_rq)
3935                         enqueue = 0;
3936
3937                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3938                 if (enqueue)
3939                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3940                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3941
3942                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3943                         break;
3944         }
3945
3946         if (!se)
3947                 add_nr_running(rq, task_delta);
3948
3949         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3950         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3951                 resched_curr(rq);
3952 }
3953
3954 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3955                 u64 remaining, u64 expires)
3956 {
3957         struct cfs_rq *cfs_rq;
3958         u64 runtime;
3959         u64 starting_runtime = remaining;
3960
3961         rcu_read_lock();
3962         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3963                                 throttled_list) {
3964                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3965
3966                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3967                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3968                         goto next;
3969
3970                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3971                 if (runtime > remaining)
3972                         runtime = remaining;
3973                 remaining -= runtime;
3974
3975                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3976                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3977
3978                 /* we check whether we're throttled above */
3979                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3980                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3981
3982 next:
3983                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3984
3985                 if (!remaining)
3986                         break;
3987         }
3988         rcu_read_unlock();
3989
3990         return starting_runtime - remaining;
3991 }
3992
3993 /*
3994  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3995  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3996  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3997  * used to track this state.
3998  */
3999 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4000 {
4001         u64 runtime, runtime_expires;
4002         int throttled;
4003
4004         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4005         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4006                 goto out_deactivate;
4007
4008         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4009         cfs_b->nr_periods += overrun;
4010
4011         /*
4012          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4013          * we're going inactive then everything else can be deferred
4014          */
4015         if (cfs_b->idle && !throttled)
4016                 goto out_deactivate;
4017
4018         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4019
4020         if (!throttled) {
4021                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4022                 cfs_b->idle = 1;
4023                 return 0;
4024         }
4025
4026         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4027         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4028
4029         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4030
4031         /*
4032          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4033          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4034          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4035          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4036          * only by limited amounts in that extreme case.
4037          */
4038         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4039                 runtime = cfs_b->runtime;
4040                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4041                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4042                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4043                                                  runtime_expires);
4044                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4045
4046                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4047
4048                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4049         }
4050
4051         /*
4052          * While we are ensured activity in the period following an
4053          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4054          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4055          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4056          */
4057         cfs_b->idle = 0;
4058
4059         return 0;
4060
4061 out_deactivate:
4062         return 1;
4063 }
4064
4065 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4066 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4067 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4068 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4069 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4070 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4071
4072 /*
4073  * Are we near the end of the current quota period?
4074  *
4075  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4076  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4077  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4078  */
4079 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4080 {
4081         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4082         u64 remaining;
4083
4084         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4085         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4086                 return 1;
4087
4088         /* is a quota refresh about to occur? */
4089         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4090         if (remaining < min_expire)
4091                 return 1;
4092
4093         return 0;
4094 }
4095
4096 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4097 {
4098         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4099
4100         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4101         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4102                 return;
4103
4104         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4105                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4106                         HRTIMER_MODE_REL);
4107 }
4108
4109 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4110 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4111 {
4112         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4113         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4114
4115         if (slack_runtime <= 0)
4116                 return;
4117
4118         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4119         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4120             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4121                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4122
4123                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4124                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4125                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4126                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4127         }
4128         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4129
4130         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4131         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4132 }
4133
4134 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4135 {
4136         if (!cfs_bandwidth_used())
4137                 return;
4138
4139         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4140                 return;
4141
4142         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4143 }
4144
4145 /*
4146  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4147  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4148  */
4149 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4150 {
4151         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4152         u64 expires;
4153
4154         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4155         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4156         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4157                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4158                 return;
4159         }
4160
4161         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4162                 runtime = cfs_b->runtime;
4163
4164         expires = cfs_b->runtime_expires;
4165         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4166
4167         if (!runtime)
4168                 return;
4169
4170         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4171
4172         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4173         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4174                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4175         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4176 }
4177
4178 /*
4179  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4180  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4181  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4182  */
4183 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4184 {
4185         if (!cfs_bandwidth_used())
4186                 return;
4187
4188         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4189         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4190                 return;
4191
4192         /* ensure the group is not already throttled */
4193         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4194                 return;
4195
4196         /* update runtime allocation */
4197         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4198         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4199                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4200 }
4201
4202 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4203 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4204 {
4205         if (!cfs_bandwidth_used())
4206                 return false;
4207
4208         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4209                 return false;
4210
4211         /*
4212          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4213          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4214          */
4215         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4216                 return true;
4217
4218         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4219         return true;
4220 }
4221
4222 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4223 {
4224         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4225                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4226
4227         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4228
4229         return HRTIMER_NORESTART;
4230 }
4231
4232 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4233 {
4234         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4235                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4236         int overrun;
4237         int idle = 0;
4238
4239         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4240         for (;;) {
4241                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4242                 if (!overrun)
4243                         break;
4244
4245                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4246         }
4247         if (idle)
4248                 cfs_b->period_active = 0;
4249         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4250
4251         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4252 }
4253
4254 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4255 {
4256         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4257         cfs_b->runtime = 0;
4258         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4259         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4260
4261         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4262         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4263         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4264         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4265         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4266 }
4267
4268 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4269 {
4270         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4271         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4272 }
4273
4274 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4275 {
4276         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4277
4278         if (!cfs_b->period_active) {
4279                 cfs_b->period_active = 1;
4280                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4281                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4282         }
4283 }
4284
4285 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4286 {
4287         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4288         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4289                 return;
4290
4291         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4292         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4293 }
4294
4295 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4296 {
4297         struct cfs_rq *cfs_rq;
4298
4299         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4300                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4301
4302                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4303                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4304                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4305         }
4306 }
4307
4308 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4309 {
4310         struct cfs_rq *cfs_rq;
4311
4312         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4313                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4314                         continue;
4315
4316                 /*
4317                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4318                  * there's some valid quota amount
4319                  */
4320                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4321                 /*
4322                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4323                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4324                  */
4325                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4326
4327                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4328                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4329         }
4330 }
4331
4332 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4333 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4334 {
4335         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4336 }
4337
4338 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4339 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4340 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4341 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4342
4343 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4344 {
4345         return 0;
4346 }
4347
4348 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4349 {
4350         return 0;
4351 }
4352
4353 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4354                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4355 {
4356         return 0;
4357 }
4358
4359 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4360
4361 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4362 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4363 #endif
4364
4365 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4366 {
4367         return NULL;
4368 }
4369 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4370 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4371 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4372
4373 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4374
4375 /**************************************************
4376  * CFS operations on tasks:
4377  */
4378
4379 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4380 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4381 {
4382         struct sched_entity *se = &p->se;
4383         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4384
4385         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4386
4387         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4388                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4389                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4390                 s64 delta = slice - ran;
4391
4392                 if (delta < 0) {
4393                         if (rq->curr == p)
4394                                 resched_curr(rq);
4395                         return;
4396                 }
4397                 hrtick_start(rq, delta);
4398         }
4399 }
4400
4401 /*
4402  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4403  * current task is from our class and nr_running is low enough
4404  * to matter.
4405  */
4406 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4407 {
4408         struct task_struct *curr = rq->curr;
4409
4410         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4411                 return;
4412
4413         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4414                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4415 }
4416 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4417 static inline void
4418 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4419 {
4420 }
4421
4422 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4423 {
4424 }
4425 #endif
4426
4427 /*
4428  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4429  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4430  * then put the task into the rbtree:
4431  */
4432 static void
4433 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4434 {
4435         struct cfs_rq *cfs_rq;
4436         struct sched_entity *se = &p->se;
4437
4438         for_each_sched_entity(se) {
4439                 if (se->on_rq)
4440                         break;
4441                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4442                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4443
4444                 /*
4445                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4446                  *
4447                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4448                  * post the final h_nr_running increment below.
4449                 */
4450                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4451                         break;
4452                 cfs_rq->h_nr_running++;
4453
4454                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4455         }
4456
4457         for_each_sched_entity(se) {
4458                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4459                 cfs_rq->h_nr_running++;
4460
4461                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4462                         break;
4463
4464                 update_load_avg(se, 1);
4465                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4466         }
4467
4468         if (!se)
4469                 add_nr_running(rq, 1);
4470
4471         hrtick_update(rq);
4472 }
4473
4474 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4475
4476 /*
4477  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4478  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4479  * update the fair scheduling stats:
4480  */
4481 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4482 {
4483         struct cfs_rq *cfs_rq;
4484         struct sched_entity *se = &p->se;
4485         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4486
4487         for_each_sched_entity(se) {
4488                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4489                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4490
4491                 /*
4492                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4493                  *
4494                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4495                  * post the final h_nr_running decrement below.
4496                 */
4497                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4498                         break;
4499                 cfs_rq->h_nr_running--;
4500
4501                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4502                 if (cfs_rq->load.weight) {
4503                         /*
4504                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4505                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4506                          */
4507                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4508                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4509
4510                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4511                         se = parent_entity(se);
4512                         break;
4513                 }
4514                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4515         }
4516
4517         for_each_sched_entity(se) {
4518                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4519                 cfs_rq->h_nr_running--;
4520
4521                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4522                         break;
4523
4524                 update_load_avg(se, 1);
4525                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4526         }
4527
4528         if (!se)
4529                 sub_nr_running(rq, 1);
4530
4531         hrtick_update(rq);
4532 }
4533
4534 #ifdef CONFIG_SMP
4535 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4536 /*
4537  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4538  */
4539
4540 /*
4541  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4542  *
4543  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4544  *
4545  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4546  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4547  *
4548  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4549  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4550  *
4551  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4552  *
4553  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4554  *
4555  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4556  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4557  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4558  * fixed_power_int())
4559  *
4560  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4561  */
4562 #define DEGRADE_SHIFT           7
4563
4564 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4565 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4566         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4567         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4568         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4569         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4570         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4571 };
4572
4573 /*
4574  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4575  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4576  * adding any new load.
4577  */
4578 static unsigned long
4579 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4580 {
4581         int j = 0;
4582
4583         if (!missed_updates)
4584                 return load;
4585
4586         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4587                 return 0;
4588
4589         if (idx == 1)
4590                 return load >> missed_updates;
4591
4592         while (missed_updates) {
4593                 if (missed_updates % 2)
4594                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4595
4596                 missed_updates >>= 1;
4597                 j++;
4598         }
4599         return load;
4600 }
4601 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4602
4603 /**
4604  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4605  * @this_rq: The rq to update statistics for
4606  * @this_load: The current load
4607  * @pending_updates: The number of missed updates
4608  *
4609  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4610  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4611  *
4612  * This function computes a decaying average:
4613  *
4614  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4615  *
4616  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4617  * the @pending_updates argument.
4618  *
4619  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4620  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4621  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4622  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4623  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4624  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4625  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4626  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4627  *
4628  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4629  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4630  *
4631  * For regular NOHZ, this reduces to:
4632  *
4633  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4634  *
4635  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4636  * term.
4637  */
4638 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4639                             unsigned long pending_updates)
4640 {
4641         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4642         int i, scale;
4643
4644         this_rq->nr_load_updates++;
4645
4646         /* Update our load: */
4647         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4648         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4649                 unsigned long old_load, new_load;
4650
4651                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4652
4653                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4654 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4655                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4656                 if (tickless_load) {
4657                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4658                         /*
4659                          * old_load can never be a negative value because a
4660                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4661                          * original tickless_load.
4662                          */
4663                         old_load += tickless_load;
4664                 }
4665 #endif
4666                 new_load = this_load;
4667                 /*
4668                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4669                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4670                  * example.
4671                  */
4672                 if (new_load > old_load)
4673                         new_load += scale - 1;
4674
4675                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4676         }
4677
4678         sched_avg_update(this_rq);
4679 }
4680
4681 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4682 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4683 {
4684         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4685 }
4686
4687 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4688 /*
4689  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4690  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4691  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4692  *
4693  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4694  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4695  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4696  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4697  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4698  *
4699  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4700  */
4701
4702 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4703                                  unsigned long curr_jiffies,
4704                                  unsigned long load)
4705 {
4706         unsigned long pending_updates;
4707
4708         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4709         if (pending_updates) {
4710                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4711                 /*
4712                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4713                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4714                  * its weighted load.
4715                  */
4716                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4717         }
4718 }
4719
4720 /*
4721  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4722  * idle balance.
4723  */
4724 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4725 {
4726         /*
4727          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4728          */
4729         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4730                 return;
4731
4732         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4733 }
4734
4735 /*
4736  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4737  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4738  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4739  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4740  */
4741 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4742 {
4743         struct rq *this_rq = this_rq();
4744
4745         /*
4746          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4747          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4748          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4749          */
4750         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4751 }
4752
4753 /*
4754  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4755  */
4756 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4757 {
4758         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4759         struct rq *this_rq = this_rq();
4760         unsigned long load;
4761
4762         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4763                 return;
4764
4765         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4766         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4767         update_rq_clock(this_rq);
4768         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4769         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4770 }
4771 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4772 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4773                                         unsigned long curr_jiffies,
4774                                         unsigned long load) { }
4775 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4776
4777 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4778 {
4779 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4780         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4781         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4782 #endif
4783         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4784 }
4785
4786 /*
4787  * Called from scheduler_tick()
4788  */
4789 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4790 {
4791         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4792
4793         if (tick_nohz_tick_stopped())
4794                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4795         else
4796                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4797 }
4798
4799 /*
4800  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4801  * according to the scheduling class and "nice" value.
4802  *
4803  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4804  * balance conservatively.
4805  */
4806 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4807 {
4808         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4809         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4810
4811         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4812                 return total;
4813
4814         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4815 }
4816
4817 /*
4818  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4819  * according to the scheduling class and "nice" value.
4820  */
4821 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4822 {
4823         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4824         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4825
4826         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4827                 return total;
4828
4829         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4830 }
4831
4832 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4833 {
4834         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4835 }
4836
4837 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4838 {
4839         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4840 }
4841
4842 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4843 {
4844         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4845         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4846         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4847
4848         if (nr_running)
4849                 return load_avg / nr_running;
4850
4851         return 0;
4852 }
4853
4854 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4855 /*
4856  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4857  *
4858  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4859  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4860  * can calculate the shift in shares.
4861  *
4862  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4863  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4864  * total group weight.
4865  *
4866  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4867  * distribution (s_i) using:
4868  *
4869  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4870  *
4871  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4872  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4873  * shares distribution (s_i):
4874  *
4875  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4876  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4877  *
4878  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4879  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4880  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4881  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4882  *
4883  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4884  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4885  *
4886  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4887  *
4888  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4889  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4890  * weight and shares distributions like:
4891  *
4892  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4893  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4894  *
4895  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4896  *
4897  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4898  *
4899  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4900  *
4901  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4902  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4903  * 4/7) times the weight of the group.
4904  */
4905 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4906 {
4907         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4908
4909         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4910                 return wl;
4911
4912         for_each_sched_entity(se) {
4913                 long w, W;
4914
4915                 tg = se->my_q->tg;
4916
4917                 /*
4918                  * W = @wg + \Sum rw_j
4919                  */
4920                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4921
4922                 /*
4923                  * w = rw_i + @wl
4924                  */
4925                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4926
4927                 /*
4928                  * wl = S * s'_i; see (2)
4929                  */
4930                 if (W > 0 && w < W)
4931                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4932                 else
4933                         wl = tg->shares;
4934
4935                 /*
4936                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4937                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4938                  * calc_cfs_shares().
4939                  */
4940                 if (wl < MIN_SHARES)
4941                         wl = MIN_SHARES;
4942
4943                 /*
4944                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4945                  */
4946                 wl -= se->avg.load_avg;
4947
4948                 /*
4949                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4950                  * the final effective load change on the root group. Since
4951                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4952                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4953                  * resulting from this level per the above.
4954                  */
4955                 wg = 0;
4956         }
4957
4958         return wl;
4959 }
4960 #else
4961
4962 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4963 {
4964         return wl;
4965 }
4966
4967 #endif
4968
4969 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4970 {
4971         /*
4972          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
4973          * jiffy will not have built up many flips.
4974          */
4975         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4976                 current->wakee_flips >>= 1;
4977                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4978         }
4979
4980         if (current->last_wakee != p) {
4981                 current->last_wakee = p;
4982                 current->wakee_flips++;
4983         }
4984 }
4985
4986 /*
4987  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4988  *
4989  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4990  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
4991  *
4992  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
4993  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4994  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
4995  *
4996  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4997  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
4998  *
4999  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5000  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5001  * socket size.
5002  */
5003 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5004 {
5005         unsigned int master = current->wakee_flips;
5006         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5007         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5008
5009         if (master < slave)
5010                 swap(master, slave);
5011         if (slave < factor || master < slave * factor)
5012                 return 0;
5013         return 1;
5014 }
5015
5016 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5017 {
5018         s64 this_load, load;
5019         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5020         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5021         struct task_group *tg;
5022         unsigned long weight;
5023         int balanced;
5024
5025         idx       = sd->wake_idx;
5026         this_cpu  = smp_processor_id();
5027         prev_cpu  = task_cpu(p);
5028         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5029         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5030
5031         /*
5032          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5033          * effect of the currently running task from the load
5034          * of the current CPU:
5035          */
5036         if (sync) {
5037                 tg = task_group(current);
5038                 weight = current->se.avg.load_avg;
5039
5040                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5041                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5042         }
5043
5044         tg = task_group(p);
5045         weight = p->se.avg.load_avg;
5046
5047         /*
5048          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5049          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5050          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5051          * about that, so that's good too.
5052          *
5053          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5054          * task to be woken on this_cpu.
5055          */
5056         this_eff_load = 100;
5057         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5058
5059         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5060         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5061
5062         if (this_load > 0) {
5063                 this_eff_load *= this_load +
5064                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5065
5066                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5067         }
5068
5069         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5070
5071         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5072
5073         if (!balanced)
5074                 return 0;
5075
5076         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5077         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5078
5079         return 1;
5080 }
5081
5082 /*
5083  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5084  * domain.
5085  */
5086 static struct sched_group *
5087 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5088                   int this_cpu, int sd_flag)
5089 {
5090         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5091         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5092         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5093         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5094
5095         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5096                 load_idx = sd->wake_idx;
5097
5098         do {
5099                 unsigned long load, avg_load;
5100                 int local_group;
5101                 int i;
5102
5103                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5104                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5105                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5106                         continue;
5107
5108                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5109                                                sched_group_cpus(group));
5110
5111                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5112                 avg_load = 0;
5113
5114                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5115                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5116                         if (local_group)
5117                                 load = source_load(i, load_idx);
5118                         else
5119                                 load = target_load(i, load_idx);
5120
5121                         avg_load += load;
5122                 }
5123
5124                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5125                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5126
5127                 if (local_group) {
5128                         this_load = avg_load;
5129                 } else if (avg_load < min_load) {
5130                         min_load = avg_load;
5131                         idlest = group;
5132                 }
5133         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5134
5135         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5136                 return NULL;
5137         return idlest;
5138 }
5139
5140 /*
5141  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5142  */
5143 static int
5144 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5145 {
5146         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5147         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5148         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5149         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5150         int shallowest_idle_cpu = -1;
5151         int i;
5152
5153         /* Traverse only the allowed CPUs */
5154         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5155                 if (idle_cpu(i)) {
5156                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5157                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5158                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5159                                 /*
5160                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5161                                  * has the smallest exit latency irrespective
5162                                  * of any idle timestamp.
5163                                  */
5164                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5165                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5166                                 shallowest_idle_cpu = i;
5167                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5168                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5169                                 /*
5170                                  * If equal or no active idle state, then
5171                                  * the most recently idled CPU might have
5172                                  * a warmer cache.
5173                                  */
5174                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5175                                 shallowest_idle_cpu = i;
5176                         }
5177                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5178                         load = weighted_cpuload(i);
5179                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5180                                 min_load = load;
5181                                 least_loaded_cpu = i;
5182                         }
5183                 }
5184         }
5185
5186         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5187 }
5188
5189 /*
5190  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5191  */
5192 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5193 {
5194         struct sched_domain *sd;
5195         struct sched_group *sg;
5196         int i = task_cpu(p);
5197
5198         if (idle_cpu(target))
5199                 return target;
5200
5201         /*
5202          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5203          */
5204         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5205                 return i;
5206
5207         /*
5208          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5209          *
5210          * A completely idle sched group at higher domains is more
5211          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5212          * domains have smaller groups and usually share hardware
5213          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5214          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5215          * on the shared cpu pipeline.
5216          *
5217          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5218          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5219          * returning 'target', which we've already established, isn't
5220          * idle.
5221          */
5222         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5223         for_each_lower_domain(sd) {
5224                 sg = sd->groups;
5225                 do {
5226                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5227                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5228                                 goto next;
5229
5230                         /* Ensure the entire group is idle */
5231                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5232                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5233                                         goto next;
5234                         }
5235
5236                         /*
5237                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5238                          * whole group is idle.
5239                          */
5240                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5241                                         tsk_cpus_allowed(p));
5242                         goto done;
5243 next:
5244                         sg = sg->next;
5245                 } while (sg != sd->groups);
5246         }
5247 done:
5248         return target;
5249 }
5250
5251 /*
5252  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5253  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5254  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5255  * CFS task (ie cpu_capacity).
5256  *
5257  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5258  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5259  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5260  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5261  * (arch_scale_freq_capacity()).
5262  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5263  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5264  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5265  *
5266  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5267  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5268  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5269  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5270  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5271  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5272  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5273  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5274  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5275  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5276  */
5277 static int cpu_util(int cpu)
5278 {
5279         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5280         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5281
5282         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5283 }
5284
5285 /*
5286  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5287  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5288  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5289  *
5290  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5291  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5292  *
5293  * Returns the target cpu number.
5294  *
5295  * preempt must be disabled.
5296  */
5297 static int
5298 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5299 {
5300         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5301         int cpu = smp_processor_id();
5302         int new_cpu = prev_cpu;
5303         int want_affine = 0;
5304         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5305
5306         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5307                 record_wakee(p);
5308                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5309         }
5310
5311         rcu_read_lock();
5312         for_each_domain(cpu, tmp) {
5313                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5314                         break;
5315
5316                 /*
5317                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5318                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5319                  */
5320                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5321                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5322                         affine_sd = tmp;
5323                         break;
5324                 }
5325
5326                 if (tmp->flags & sd_flag)
5327                         sd = tmp;
5328                 else if (!want_affine)
5329                         break;
5330         }
5331
5332         if (affine_sd) {
5333                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5334                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5335                         new_cpu = cpu;
5336         }
5337
5338         if (!sd) {
5339                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5340                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5341
5342         } else while (sd) {
5343                 struct sched_group *group;
5344                 int weight;
5345
5346                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5347                         sd = sd->child;
5348                         continue;
5349                 }
5350
5351                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5352                 if (!group) {
5353                         sd = sd->child;
5354                         continue;
5355                 }
5356
5357                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5358                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5359                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5360                         sd = sd->child;
5361                         continue;
5362                 }
5363
5364                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5365                 cpu = new_cpu;
5366                 weight = sd->span_weight;
5367                 sd = NULL;
5368                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5369                         if (weight <= tmp->span_weight)
5370                                 break;
5371                         if (tmp->flags & sd_flag)
5372                                 sd = tmp;
5373                 }
5374                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5375         }
5376         rcu_read_unlock();
5377
5378         return new_cpu;
5379 }
5380
5381 /*
5382  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5383  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5384  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5385  */
5386 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5387 {
5388         /*
5389          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5390          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5391          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5392          * the task on the new runqueue.
5393          */
5394         if (p->state == TASK_WAKING) {
5395                 struct sched_entity *se = &p->se;
5396                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5397                 u64 min_vruntime;
5398
5399 #ifndef CONFIG_64BIT
5400                 u64 min_vruntime_copy;
5401
5402                 do {
5403                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5404                         smp_rmb();
5405                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5406                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5407 #else
5408                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5409 #endif
5410
5411                 se->vruntime -= min_vruntime;
5412         }
5413
5414         /*
5415          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5416          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5417          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5418          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5419          * load sounds not bad.
5420          */
5421         remove_entity_load_avg(&p->se);
5422
5423         /* Tell new CPU we are migrated */
5424         p->se.avg.last_update_time = 0;
5425
5426         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5427         p->se.exec_start = 0;
5428 }
5429
5430 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5431 {
5432         remove_entity_load_avg(&p->se);
5433 }
5434 #endif /* CONFIG_SMP */
5435
5436 static unsigned long
5437 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5438 {
5439         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5440
5441         /*
5442          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5443          * to virtual-time in his units.
5444          *
5445          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5446          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5447          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5448          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5449          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5450          *
5451          * This is especially important for buddies when the leftmost
5452          * task is higher priority than the buddy.
5453          */
5454         return calc_delta_fair(gran, se);
5455 }
5456
5457 /*
5458  * Should 'se' preempt 'curr'.
5459  *
5460  *             |s1
5461  *        |s2
5462  *   |s3
5463  *         g
5464  *      |<--->|c
5465  *
5466  *  w(c, s1) = -1
5467  *  w(c, s2) =  0
5468  *  w(c, s3) =  1
5469  *
5470  */
5471 static int
5472 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5473 {
5474         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5475
5476         if (vdiff <= 0)
5477                 return -1;
5478
5479         gran = wakeup_gran(curr, se);
5480         if (vdiff > gran)
5481                 return 1;
5482
5483         return 0;
5484 }
5485
5486 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5487 {
5488         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5489                 return;
5490
5491         for_each_sched_entity(se)
5492                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5493 }
5494
5495 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5496 {
5497         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5498                 return;
5499
5500         for_each_sched_entity(se)
5501                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5502 }
5503
5504 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5505 {
5506         for_each_sched_entity(se)
5507                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5508 }
5509
5510 /*
5511  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5512  */
5513 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5514 {
5515         struct task_struct *curr = rq->curr;
5516         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5517         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5518         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5519         int next_buddy_marked = 0;
5520
5521         if (unlikely(se == pse))
5522                 return;
5523
5524         /*
5525          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5526          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5527          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5528          * next-buddy nomination below.
5529          */
5530         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5531                 return;
5532
5533         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5534                 set_next_buddy(pse);
5535                 next_buddy_marked = 1;
5536         }
5537
5538         /*
5539          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5540          * wake up path.
5541          *
5542          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5543          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5544          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5545          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5546          * below.
5547          */
5548         if (test_tsk_need_resched(curr))
5549                 return;
5550
5551         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5552         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5553             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5554                 goto preempt;
5555
5556         /*
5557          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5558          * is driven by the tick):
5559          */
5560         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5561                 return;
5562
5563         find_matching_se(&se, &pse);
5564         update_curr(cfs_rq_of(se));
5565         BUG_ON(!pse);
5566         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5567                 /*
5568                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5569                  * triggering this preemption.
5570                  */
5571                 if (!next_buddy_marked)
5572                         set_next_buddy(pse);
5573                 goto preempt;
5574         }
5575
5576         return;
5577
5578 preempt:
5579         resched_curr(rq);
5580         /*
5581          * Only set the backward buddy when the current task is still
5582          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5583          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5584          * point, either of which can * drop the rq lock.
5585          *
5586          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5587          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5588          */
5589         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5590                 return;
5591
5592         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5593                 set_last_buddy(se);
5594 }
5595
5596 static struct task_struct *
5597 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5598 {
5599         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5600         struct sched_entity *se;
5601         struct task_struct *p;
5602         int new_tasks;
5603
5604 again:
5605 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5606         if (!cfs_rq->nr_running)
5607                 goto idle;
5608
5609         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5610                 goto simple;
5611
5612         /*
5613          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5614          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5615          *
5616          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5617          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5618          */
5619
5620         do {
5621                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5622
5623                 /*
5624                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5625                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5626                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5627                  * forget we've ever seen it.
5628                  */
5629                 if (curr) {
5630                         if (curr->on_rq)
5631                                 update_curr(cfs_rq);
5632                         else
5633                                 curr = NULL;
5634
5635                         /*
5636                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5637                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5638                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5639                          * be correct.
5640                          */
5641                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5642                                 goto simple;
5643                 }
5644
5645                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5646                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5647         } while (cfs_rq);
5648
5649         p = task_of(se);
5650
5651         /*
5652          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5653          * is a different task than we started out with, try and touch the
5654          * least amount of cfs_rqs.
5655          */
5656         if (prev != p) {
5657                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5658
5659                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5660                         int se_depth = se->depth;
5661                         int pse_depth = pse->depth;
5662
5663                         if (se_depth <= pse_depth) {
5664                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5665                                 pse = parent_entity(pse);
5666                         }
5667                         if (se_depth >= pse_depth) {
5668                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5669                                 se = parent_entity(se);
5670                         }
5671                 }
5672
5673                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5674                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5675         }
5676
5677         if (hrtick_enabled(rq))
5678                 hrtick_start_fair(rq, p);
5679
5680         return p;
5681 simple:
5682         cfs_rq = &rq->cfs;
5683 #endif
5684
5685         if (!cfs_rq->nr_running)
5686                 goto idle;
5687
5688         put_prev_task(rq, prev);
5689
5690         do {
5691                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5692                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5693                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5694         } while (cfs_rq);
5695
5696         p = task_of(se);
5697
5698         if (hrtick_enabled(rq))
5699                 hrtick_start_fair(rq, p);
5700
5701         return p;
5702
5703 idle:
5704         /*
5705          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5706          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5707          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5708          * re-start the picking loop.
5709          */
5710         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5711         new_tasks = idle_balance(rq);
5712         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5713         /*
5714          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5715          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5716          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5717          */
5718         if (new_tasks < 0)
5719                 return RETRY_TASK;
5720
5721         if (new_tasks > 0)
5722                 goto again;
5723
5724         return NULL;
5725 }
5726
5727 /*
5728  * Account for a descheduled task:
5729  */
5730 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5731 {
5732         struct sched_entity *se = &prev->se;
5733         struct cfs_rq *cfs_rq;
5734
5735         for_each_sched_entity(se) {
5736                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5737                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5738         }
5739 }
5740
5741 /*
5742  * sched_yield() is very simple
5743  *
5744  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5745  */
5746 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5747 {
5748         struct task_struct *curr = rq->curr;
5749         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5750         struct sched_entity *se = &curr->se;
5751
5752         /*
5753          * Are we the only task in the tree?
5754          */
5755         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5756                 return;
5757
5758         clear_buddies(cfs_rq, se);
5759
5760         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5761                 update_rq_clock(rq);
5762                 /*
5763                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5764                  */
5765                 update_curr(cfs_rq);
5766                 /*
5767                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5768                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5769                  * and double the fastpath cost.
5770                  */
5771                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5772         }
5773
5774         set_skip_buddy(se);
5775 }
5776
5777 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5778 {
5779         struct sched_entity *se = &p->se;
5780
5781         /* throttled hierarchies are not runnable */
5782         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5783                 return false;
5784
5785         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5786         set_next_buddy(se);
5787
5788         yield_task_fair(rq);
5789
5790         return true;
5791 }
5792
5793 #ifdef CONFIG_SMP
5794 /**************************************************
5795  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5796  *
5797  * BASICS
5798  *
5799  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5800  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5801  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5802  *
5803  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5804  *
5805  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5806  * W_i,0 is defined as:
5807  *
5808  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5809  *
5810  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5811  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5812  *
5813  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5814  * weight:
5815  *
5816  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5817  *
5818  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5819  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5820  * can also include other factors [XXX].
5821  *
5822  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5823  * directly from (1):
5824  *
5825  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5826  *
5827  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5828  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5829  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5830  *
5831  * [XXX expand on:
5832  *     - infeasible weights;
5833  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5834  *
5835  *
5836  * SCHED DOMAINS
5837  *
5838  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5839  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5840  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5841  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5842  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5843  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5844  * the groups.
5845  *
5846  * This yields:
5847  *
5848  *     log_2 n     1     n
5849  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5850  *     i = 0      2^i   2^i
5851  *                               `- size of each group
5852  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5853  *         |         `- freq
5854  *         `- sum over all levels
5855  *
5856  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5857  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5858  *
5859  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5860  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5861  *
5862  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5863  *
5864  *             log_2 n     
5865  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5866  *             k = 0
5867  *
5868  * And you'll find that:
5869  *
5870  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5871  *
5872  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5873  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5874  * of:
5875  *
5876  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5877  *
5878  *
5879  * WORK CONSERVING
5880  *
5881  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5882  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5883  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5884  *
5885  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5886  * time.
5887  *
5888  * [XXX more?]
5889  *
5890  *
5891  * CGROUPS
5892  *
5893  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5894  *
5895  *                                s_k,i
5896  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5897  *                                 S_k
5898  *
5899  * Where
5900  *
5901  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5902  *
5903  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5904  *
5905  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5906  * property.
5907  *
5908  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5909  *      rewrite all of this once again.]
5910  */ 
5911
5912 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5913
5914 enum fbq_type { regular, remote, all };
5915
5916 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5917 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5918 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5919 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5920
5921 struct lb_env {
5922         struct sched_domain     *sd;
5923
5924         struct rq               *src_rq;
5925         int                     src_cpu;
5926
5927         int                     dst_cpu;
5928         struct rq               *dst_rq;
5929
5930         struct cpumask          *dst_grpmask;
5931         int                     new_dst_cpu;
5932         enum cpu_idle_type      idle;
5933         long                    imbalance;
5934         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5935         struct cpumask          *cpus;
5936
5937         unsigned int            flags;
5938
5939         unsigned int            loop;
5940         unsigned int            loop_break;
5941         unsigned int            loop_max;
5942
5943         enum fbq_type           fbq_type;
5944         struct list_head        tasks;
5945 };
5946
5947 /*
5948  * Is this task likely cache-hot:
5949  */
5950 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5951 {
5952         s64 delta;
5953
5954         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5955
5956         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5957                 return 0;
5958
5959         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5960                 return 0;
5961
5962         /*
5963          * Buddy candidates are cache hot:
5964          */
5965         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5966                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5967                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5968                 return 1;
5969
5970         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5971                 return 1;
5972         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5973                 return 0;
5974
5975         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5976
5977         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5978 }
5979
5980 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5981 /*
5982  * Returns 1, if task migration degrades locality
5983  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5984  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5985  */
5986 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5987 {
5988         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5989         unsigned long src_faults, dst_faults;
5990         int src_nid, dst_nid;
5991
5992         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5993                 return -1;
5994
5995         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5996                 return -1;
5997
5998         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5999         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6000
6001         if (src_nid == dst_nid)
6002                 return -1;
6003
6004         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6005         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6006                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6007                         return 1;
6008                 else
6009                         return -1;
6010         }
6011
6012         /* Encourage migration to the preferred node. */
6013         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6014                 return 0;
6015
6016         if (numa_group) {
6017                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6018                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6019         } else {
6020                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6021                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6022         }
6023
6024         return dst_faults < src_faults;
6025 }
6026
6027 #else
6028 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6029                                              struct lb_env *env)
6030 {
6031         return -1;
6032 }
6033 #endif
6034
6035 /*
6036  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6037  */
6038 static
6039 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6040 {
6041         int tsk_cache_hot;
6042
6043         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6044
6045         /*
6046          * We do not migrate tasks that are:
6047          * 1) throttled_lb_pair, or
6048          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6049          * 3) running (obviously), or
6050          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6051          */
6052         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6053                 return 0;
6054
6055         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6056                 int cpu;
6057
6058                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6059
6060                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6061
6062                 /*
6063                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6064                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6065                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6066                  *
6067                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6068                  * one in current iteration.
6069                  */
6070                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6071                         return 0;
6072
6073                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6074                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6075                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6076                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6077                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6078                                 break;
6079                         }
6080                 }
6081
6082                 return 0;
6083         }
6084
6085         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6086         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6087
6088         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6089                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6090                 return 0;
6091         }
6092
6093         /*
6094          * Aggressive migration if:
6095          * 1) destination numa is preferred
6096          * 2) task is cache cold, or
6097          * 3) too many balance attempts have failed.
6098          */
6099         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6100         if (tsk_cache_hot == -1)
6101                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6102
6103         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6104             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6105                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6106                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6107                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6108                 }
6109                 return 1;
6110         }
6111
6112         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6113         return 0;
6114 }
6115
6116 /*
6117  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6118  */
6119 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6120 {
6121         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6122
6123         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6124         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6125         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6126 }
6127
6128 /*
6129  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6130  * part of active balancing operations within "domain".
6131  *
6132  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6133  */
6134 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6135 {
6136         struct task_struct *p, *n;
6137
6138         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6139
6140         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6141                 if (!can_migrate_task(p, env))
6142                         continue;
6143
6144                 detach_task(p, env);
6145
6146                 /*
6147                  * Right now, this is only the second place where
6148                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6149                  * so we can safely collect stats here rather than
6150                  * inside detach_tasks().
6151                  */
6152                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6153                 return p;
6154         }
6155         return NULL;
6156 }
6157
6158 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6159
6160 /*
6161  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6162  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6163  *
6164  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6165  */
6166 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6167 {
6168         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6169         struct task_struct *p;
6170         unsigned long load;
6171         int detached = 0;
6172
6173         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6174
6175         if (env->imbalance <= 0)
6176                 return 0;
6177
6178         while (!list_empty(tasks)) {
6179                 /*
6180                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6181                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6182                  */
6183                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6184                         break;
6185
6186                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6187
6188                 env->loop++;
6189                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6190                 if (env->loop > env->loop_max)
6191                         break;
6192
6193                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6194                 if (env->loop > env->loop_break) {
6195                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6196                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6197                         break;
6198                 }
6199
6200                 if (!can_migrate_task(p, env))
6201                         goto next;
6202
6203                 load = task_h_load(p);
6204
6205                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6206                         goto next;
6207
6208                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6209                         goto next;
6210
6211                 detach_task(p, env);
6212                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6213
6214                 detached++;
6215                 env->imbalance -= load;
6216
6217 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6218                 /*
6219                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6220                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6221                  * the critical section.
6222                  */
6223                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6224                         break;
6225 #endif
6226
6227                 /*
6228                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6229                  * weighted load.
6230                  */
6231                 if (env->imbalance <= 0)
6232                         break;
6233
6234                 continue;
6235 next:
6236                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6237         }
6238
6239         /*
6240          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6241          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6242          * than inside detach_one_task().
6243          */
6244         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6245
6246         return detached;
6247 }
6248
6249 /*
6250  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6251  */
6252 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6253 {
6254         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6255
6256         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6257         activate_task(rq, p, 0);
6258         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6259         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6260 }
6261
6262 /*
6263  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6264  * its new rq.
6265  */
6266 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6267 {
6268         raw_spin_lock(&rq->lock);
6269         attach_task(rq, p);
6270         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6271 }
6272
6273 /*
6274  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6275  * new rq.
6276  */
6277 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6278 {
6279         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6280         struct task_struct *p;
6281
6282         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6283
6284         while (!list_empty(tasks)) {
6285                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6286                 list_del_init(&p->se.group_node);
6287
6288                 attach_task(env->dst_rq, p);
6289         }
6290
6291         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6292 }
6293
6294 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6295 static void update_blocked_averages(int cpu)
6296 {
6297         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6298         struct cfs_rq *cfs_rq;
6299         unsigned long flags;
6300
6301         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6302         update_rq_clock(rq);
6303
6304         /*
6305          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6306          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6307          */
6308         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6309                 /* throttled entities do not contribute to load */
6310                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6311                         continue;
6312
6313                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6314                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6315         }
6316         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6317 }
6318
6319 /*
6320  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6321  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6322  * group is a fraction of its parents load.
6323  */
6324 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6325 {
6326         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6327         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6328         unsigned long now = jiffies;
6329         unsigned long load;
6330
6331         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6332                 return;
6333
6334         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6335         for_each_sched_entity(se) {
6336                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6337                 cfs_rq->h_load_next = se;
6338                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6339                         break;
6340         }
6341
6342         if (!se) {
6343                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6344                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6345         }
6346
6347         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6348                 load = cfs_rq->h_load;
6349                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6350                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6351                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6352                 cfs_rq->h_load = load;
6353                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6354         }
6355 }
6356
6357 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6358 {
6359         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6360
6361         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6362         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6363                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6364 }
6365 #else
6366 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6367 {
6368         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6369         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6370         unsigned long flags;
6371
6372         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6373         update_rq_clock(rq);
6374         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6375         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6376 }
6377
6378 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6379 {
6380         return p->se.avg.load_avg;
6381 }
6382 #endif
6383
6384 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6385
6386 enum group_type {
6387         group_other = 0,
6388         group_imbalanced,
6389         group_overloaded,
6390 };
6391
6392 /*
6393  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6394  */
6395 struct sg_lb_stats {
6396         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6397         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6398         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6399         unsigned long load_per_task;
6400         unsigned long group_capacity;
6401         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6402         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6403         unsigned int idle_cpus;
6404         unsigned int group_weight;
6405         enum group_type group_type;
6406         int group_no_capacity;
6407 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6408         unsigned int nr_numa_running;
6409         unsigned int nr_preferred_running;
6410 #endif
6411 };
6412
6413 /*
6414  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6415  *               during load balancing.
6416  */
6417 struct sd_lb_stats {
6418         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6419         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6420         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6421         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6422         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6423
6424         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6425         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6426 };
6427
6428 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6429 {
6430         /*
6431          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6432          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6433          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6434          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6435          */
6436         *sds = (struct sd_lb_stats){
6437                 .busiest = NULL,
6438                 .local = NULL,
6439                 .total_load = 0UL,
6440                 .total_capacity = 0UL,
6441                 .busiest_stat = {
6442                         .avg_load = 0UL,
6443                         .sum_nr_running = 0,
6444                         .group_type = group_other,
6445                 },
6446         };
6447 }
6448
6449 /**
6450  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6451  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6452  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6453  *
6454  * Return: The load index.
6455  */
6456 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6457                                         enum cpu_idle_type idle)
6458 {
6459         int load_idx;
6460
6461         switch (idle) {
6462         case CPU_NOT_IDLE:
6463                 load_idx = sd->busy_idx;
6464                 break;
6465
6466         case CPU_NEWLY_IDLE:
6467                 load_idx = sd->newidle_idx;
6468                 break;
6469         default:
6470                 load_idx = sd->idle_idx;
6471                 break;
6472         }
6473
6474         return load_idx;
6475 }
6476
6477 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6478 {
6479         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6480         u64 total, used, age_stamp, avg;
6481         s64 delta;
6482
6483         /*
6484          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6485          * we read them once before doing sanity checks on them.
6486          */
6487         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6488         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6489         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6490
6491         if (unlikely(delta < 0))
6492                 delta = 0;
6493
6494         total = sched_avg_period() + delta;
6495
6496         used = div_u64(avg, total);
6497
6498         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6499                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6500
6501         return 1;
6502 }
6503
6504 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6505 {
6506         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6507         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6508
6509         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6510
6511         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6512         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6513
6514         if (!capacity)
6515                 capacity = 1;
6516
6517         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6518         sdg->sgc->capacity = capacity;
6519 }
6520
6521 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6522 {
6523         struct sched_domain *child = sd->child;
6524         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6525         unsigned long capacity;
6526         unsigned long interval;
6527
6528         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6529         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6530         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6531
6532         if (!child) {
6533                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6534                 return;
6535         }
6536
6537         capacity = 0;
6538
6539         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6540                 /*
6541                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6542                  * span the current group.
6543                  */
6544
6545                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6546                         struct sched_group_capacity *sgc;
6547                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6548
6549                         /*
6550                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6551                          * gets here before we've attached the domains to the
6552                          * runqueues.
6553                          *
6554                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6555                          * in update_cpu_capacity().
6556                          *
6557                          * This avoids capacity from being 0 and
6558                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6559                          */
6560                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6561                                 capacity += capacity_of(cpu);
6562                                 continue;
6563                         }
6564
6565                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6566                         capacity += sgc->capacity;
6567                 }
6568         } else  {
6569                 /*
6570                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6571                  * span the current group.
6572                  */ 
6573
6574                 group = child->groups;
6575                 do {
6576                         capacity += group->sgc->capacity;
6577                         group = group->next;
6578                 } while (group != child->groups);
6579         }
6580
6581         sdg->sgc->capacity = capacity;
6582 }
6583
6584 /*
6585  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6586  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6587  * Return true is the capacity is reduced
6588  */
6589 static inline int
6590 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6591 {
6592         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6593                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6594 }
6595
6596 /*
6597  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6598  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6599  *
6600  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6601  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6602  * Something like:
6603  *
6604  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6605  *              *     * * *
6606  *
6607  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6608  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6609  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6610  *
6611  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6612  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6613  * moving tasks due to affinity constraints.
6614  *
6615  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6616  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6617  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6618  * to create an effective group imbalance.
6619  *
6620  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6621  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6622  * subtle and fragile situation.
6623  */
6624
6625 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6626 {
6627         return group->sgc->imbalance;
6628 }
6629
6630 /*
6631  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6632  * be used by some tasks.
6633  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6634  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6635  * available capacity for CFS tasks.
6636  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6637  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6638  * capacity in meaningful for the load balancer.
6639  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6640  * any benefit for the load balance.
6641  */
6642 static inline bool
6643 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6644 {
6645         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6646                 return true;
6647
6648         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6649                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6650                 return true;
6651
6652         return false;
6653 }
6654
6655 /*
6656  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6657  *  handle.
6658  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6659  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6660  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6661  *  false.
6662  */
6663 static inline bool
6664 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6665 {
6666         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6667                 return false;
6668
6669         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6670                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6671                 return true;
6672
6673         return false;
6674 }
6675
6676 static inline enum
6677 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6678                           struct sg_lb_stats *sgs)
6679 {
6680         if (sgs->group_no_capacity)
6681                 return group_overloaded;
6682
6683         if (sg_imbalanced(group))
6684                 return group_imbalanced;
6685
6686         return group_other;
6687 }
6688
6689 /**
6690  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6691  * @env: The load balancing environment.
6692  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6693  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6694  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6695  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6696  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6697  */
6698 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6699                         struct sched_group *group, int load_idx,
6700                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6701                         bool *overload)
6702 {
6703         unsigned long load;
6704         int i, nr_running;
6705
6706         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6707
6708         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6709                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6710
6711                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6712                 if (local_group)
6713                         load = target_load(i, load_idx);
6714                 else
6715                         load = source_load(i, load_idx);
6716
6717                 sgs->group_load += load;
6718                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6719                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6720
6721                 nr_running = rq->nr_running;
6722                 if (nr_running > 1)
6723                         *overload = true;
6724
6725 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6726                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6727                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6728 #endif
6729                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6730                 /*
6731                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6732                  */
6733                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6734                         sgs->idle_cpus++;
6735         }
6736
6737         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6738         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6739         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6740
6741         if (sgs->sum_nr_running)
6742                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6743
6744         sgs->group_weight = group->group_weight;
6745
6746         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6747         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6748 }
6749
6750 /**
6751  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6752  * @env: The load balancing environment.
6753  * @sds: sched_domain statistics
6754  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6755  * @sgs: sched_group statistics
6756  *
6757  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6758  * busiest group.
6759  *
6760  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6761  * busiest group. %false otherwise.
6762  */
6763 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6764                                    struct sd_lb_stats *sds,
6765                                    struct sched_group *sg,
6766                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6767 {
6768         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6769
6770         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6771                 return true;
6772
6773         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6774                 return false;
6775
6776         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6777                 return false;
6778
6779         /* This is the busiest node in its class. */
6780         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6781                 return true;
6782
6783         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6784         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6785                 return true;
6786         /*
6787          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6788          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6789          * higher than ourself as busy.
6790          */
6791         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6792                 if (!sds->busiest)
6793                         return true;
6794
6795                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6796                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6797                         return true;
6798         }
6799
6800         return false;
6801 }
6802
6803 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6804 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6805 {
6806         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6807                 return regular;
6808         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6809                 return remote;
6810         return all;
6811 }
6812
6813 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6814 {
6815         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6816                 return regular;
6817         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6818                 return remote;
6819         return all;
6820 }
6821 #else
6822 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6823 {
6824         return all;
6825 }
6826
6827 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6828 {
6829         return regular;
6830 }
6831 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6832
6833 /**
6834  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6835  * @env: The load balancing environment.
6836  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6837  */
6838 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6839 {
6840         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6841         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6842         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6843         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6844         bool overload = false;
6845
6846         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6847                 prefer_sibling = 1;
6848
6849         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6850
6851         do {
6852                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6853                 int local_group;
6854
6855                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6856                 if (local_group) {
6857                         sds->local = sg;
6858                         sgs = &sds->local_stat;
6859
6860                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6861                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6862                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6863                 }
6864
6865                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6866                                                 &overload);
6867
6868                 if (local_group)
6869                         goto next_group;
6870
6871                 /*
6872                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6873                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6874                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6875                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6876                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6877                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6878                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6879                  * the tasks on the system).
6880                  */
6881                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6882                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6883                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6884                         sgs->group_no_capacity = 1;
6885                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6886                 }
6887
6888                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6889                         sds->busiest = sg;
6890                         sds->busiest_stat = *sgs;
6891                 }
6892
6893 next_group:
6894                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6895                 sds->total_load += sgs->group_load;
6896                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6897
6898                 sg = sg->next;
6899         } while (sg != env->sd->groups);
6900
6901         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6902                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6903
6904         if (!env->sd->parent) {
6905                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6906                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6907                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6908         }
6909
6910 }
6911
6912 /**
6913  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6914  *                      sched doman.
6915  *
6916  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6917  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6918  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6919  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6920  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6921  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6922  *
6923  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6924  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6925  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6926  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6927  * number.
6928  *
6929  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6930  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6931  *
6932  * @env: The load balancing environment.
6933  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6934  */
6935 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6936 {
6937         int busiest_cpu;
6938
6939         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6940                 return 0;
6941
6942         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6943                 return 0;
6944
6945         if (!sds->busiest)
6946                 return 0;
6947
6948         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6949         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6950                 return 0;
6951
6952         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6953                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6954                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6955
6956         return 1;
6957 }
6958
6959 /**
6960  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6961  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6962  *                      load balancing.
6963  * @env: The load balancing environment.
6964  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6965  */
6966 static inline
6967 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6968 {
6969         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6970         unsigned int imbn = 2;
6971         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6972         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6973
6974         local = &sds->local_stat;
6975         busiest = &sds->busiest_stat;
6976
6977         if (!local->sum_nr_running)
6978                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6979         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6980                 imbn = 1;
6981
6982         scaled_busy_load_per_task =
6983                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6984                 busiest->group_capacity;
6985
6986         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6987             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6988                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6989                 return;
6990         }
6991
6992         /*
6993          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6994          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6995          * moving them.
6996          */
6997
6998         capa_now += busiest->group_capacity *
6999                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7000         capa_now += local->group_capacity *
7001                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7002         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7003
7004         /* Amount of load we'd subtract */
7005         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7006                 capa_move += busiest->group_capacity *
7007                             min(busiest->load_per_task,
7008                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7009         }
7010
7011         /* Amount of load we'd add */
7012         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7013             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7014                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7015                       local->group_capacity;
7016         } else {
7017                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7018                       local->group_capacity;
7019         }
7020         capa_move += local->group_capacity *
7021                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7022         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7023
7024         /* Move if we gain throughput */
7025         if (capa_move > capa_now)
7026                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7027 }
7028
7029 /**
7030  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7031  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7032  * @env: load balance environment
7033  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7034  */
7035 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7036 {
7037         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7038         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7039
7040         local = &sds->local_stat;
7041         busiest = &sds->busiest_stat;
7042
7043         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7044                 /*
7045                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7046                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7047                  */
7048                 busiest->load_per_task =
7049                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7050         }
7051
7052         /*
7053          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7054          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7055          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7056          * skipped when updating the busiest sg:
7057          */
7058         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7059             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7060                 env->imbalance = 0;
7061                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7062         }
7063
7064         /*
7065          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7066          */
7067         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7068             local->group_type   == group_overloaded) {
7069                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7070                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7071                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7072                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7073                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7074                 } else
7075                         load_above_capacity = ~0UL;
7076         }
7077
7078         /*
7079          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7080          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7081          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7082          * we also don't want to reduce the group load below the group
7083          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7084          */
7085         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7086
7087         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7088         env->imbalance = min(
7089                 max_pull * busiest->group_capacity,
7090                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7091         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7092
7093         /*
7094          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7095          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7096          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7097          * moved
7098          */
7099         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7100                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7101 }
7102
7103 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7104
7105 /**
7106  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7107  * if there is an imbalance.
7108  *
7109  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7110  * to restore balance.
7111  *
7112  * @env: The load balancing environment.
7113  *
7114  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7115  */
7116 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7117 {
7118         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7119         struct sd_lb_stats sds;
7120
7121         init_sd_lb_stats(&sds);
7122
7123         /*
7124          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7125          * this level.
7126          */
7127         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7128         local = &sds.local_stat;
7129         busiest = &sds.busiest_stat;
7130
7131         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7132         if (check_asym_packing(env, &sds))
7133                 return sds.busiest;
7134
7135         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7136         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7137                 goto out_balanced;
7138
7139         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7140                                                 / sds.total_capacity;
7141
7142         /*
7143          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7144          * work because they assume all things are equal, which typically
7145          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7146          */
7147         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7148                 goto force_balance;
7149
7150         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7151         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7152             busiest->group_no_capacity)
7153                 goto force_balance;
7154
7155         /*
7156          * If the local group is busier than the selected busiest group
7157          * don't try and pull any tasks.
7158          */
7159         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7160                 goto out_balanced;
7161
7162         /*
7163          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7164          * average load.
7165          */
7166         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7167                 goto out_balanced;
7168
7169         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7170                 /*
7171                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7172                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7173                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7174                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7175                  * might end up to just move the imbalance on another group
7176                  */
7177                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7178                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7179                         goto out_balanced;
7180         } else {
7181                 /*
7182                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7183                  * imbalance_pct to be conservative.
7184                  */
7185                 if (100 * busiest->avg_load <=
7186                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7187                         goto out_balanced;
7188         }
7189
7190 force_balance:
7191         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7192         calculate_imbalance(env, &sds);
7193         return sds.busiest;
7194
7195 out_balanced:
7196         env->imbalance = 0;
7197         return NULL;
7198 }
7199
7200 /*
7201  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7202  */
7203 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7204                                      struct sched_group *group)
7205 {
7206         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7207         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7208         int i;
7209
7210         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7211                 unsigned long capacity, wl;
7212                 enum fbq_type rt;
7213
7214                 rq = cpu_rq(i);
7215                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7216
7217                 /*
7218                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7219                  *  - regular: there are !numa tasks
7220                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7221                  *  - all:     there is no distinction
7222                  *
7223                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7224                  * ignore those when there's better options.
7225                  *
7226                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7227                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7228                  * queue by moving tasks around inside the node.
7229                  *
7230                  * If we cannot move enough load due to this classification
7231                  * the next pass will adjust the group classification and
7232                  * allow migration of more tasks.
7233                  *
7234                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7235                  */
7236                 if (rt > env->fbq_type)
7237                         continue;
7238
7239                 capacity = capacity_of(i);
7240
7241                 wl = weighted_cpuload(i);
7242
7243                 /*
7244                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7245                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7246                  */
7247
7248                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7249                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7250                         continue;
7251
7252                 /*
7253                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7254                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7255                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7256                  * potentially running at a lower capacity.
7257                  *
7258                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7259                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7260                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7261                  * our previous maximum.
7262                  */
7263                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7264                         busiest_load = wl;
7265                         busiest_capacity = capacity;
7266                         busiest = rq;
7267                 }
7268         }
7269
7270         return busiest;
7271 }
7272
7273 /*
7274  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7275  * so long as it is large enough.
7276  */
7277 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7278
7279 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7280 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7281
7282 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7283 {
7284         struct sched_domain *sd = env->sd;
7285
7286         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7287
7288                 /*
7289                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7290                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7291                  * lowest numbered CPUs.
7292                  */
7293                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7294                         return 1;
7295         }
7296
7297         /*
7298          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7299          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7300          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7301          * available on dst_cpu.
7302          */
7303         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7304             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7305                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7306                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7307                         return 1;
7308         }
7309
7310         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7311 }
7312
7313 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7314
7315 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7316 {
7317         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7318         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7319         int cpu, balance_cpu = -1;
7320
7321         /*
7322          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7323          * to do the newly idle load balance.
7324          */
7325         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7326                 return 1;
7327
7328         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7329         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7330         /* Try to find first idle cpu */
7331         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7332                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7333                         continue;
7334
7335                 balance_cpu = cpu;
7336                 break;
7337         }
7338
7339         if (balance_cpu == -1)
7340                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7341
7342         /*
7343          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7344          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7345          */
7346         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7347 }
7348
7349 /*
7350  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7351  * tasks if there is an imbalance.
7352  */
7353 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7354                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7355                         int *continue_balancing)
7356 {
7357         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7358         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7359         struct sched_group *group;
7360         struct rq *busiest;
7361         unsigned long flags;
7362         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7363
7364         struct lb_env env = {
7365                 .sd             = sd,
7366                 .dst_cpu        = this_cpu,
7367                 .dst_rq         = this_rq,
7368                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7369                 .idle           = idle,
7370                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7371                 .cpus           = cpus,
7372                 .fbq_type       = all,
7373                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7374         };
7375
7376         /*
7377          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7378          * other cpus in our group
7379          */
7380         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7381                 env.dst_grpmask = NULL;
7382
7383         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7384
7385         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7386
7387 redo:
7388         if (!should_we_balance(&env)) {
7389                 *continue_balancing = 0;
7390                 goto out_balanced;
7391         }
7392
7393         group = find_busiest_group(&env);
7394         if (!group) {
7395                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7396                 goto out_balanced;
7397         }
7398
7399         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7400         if (!busiest) {
7401                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7402                 goto out_balanced;
7403         }
7404
7405         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7406
7407         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7408
7409         env.src_cpu = busiest->cpu;
7410         env.src_rq = busiest;
7411
7412         ld_moved = 0;
7413         if (busiest->nr_running > 1) {
7414                 /*
7415                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7416                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7417                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7418                  * correctly treated as an imbalance.
7419                  */
7420                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7421                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7422
7423 more_balance:
7424                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7425
7426                 /*
7427                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7428                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7429                  */
7430                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7431
7432                 /*
7433                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7434                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7435                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7436                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7437                  * See task_rq_lock() family for the details.
7438                  */
7439
7440                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7441
7442                 if (cur_ld_moved) {
7443                         attach_tasks(&env);
7444                         ld_moved += cur_ld_moved;
7445                 }
7446
7447                 local_irq_restore(flags);
7448
7449                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7450                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7451                         goto more_balance;
7452                 }
7453
7454                 /*
7455                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7456                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7457                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7458                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7459                  * sched_group.
7460                  *
7461                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7462                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7463                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7464                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7465                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7466                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7467                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7468                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7469                  * This however should not happen so much in practice and
7470                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7471                  * excess load moved.
7472                  */
7473                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7474
7475                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7476                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7477
7478                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7479                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7480                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7481                         env.loop         = 0;
7482                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7483
7484                         /*
7485                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7486                          * need to continue with same src_cpu.
7487                          */
7488                         goto more_balance;
7489                 }
7490
7491                 /*
7492                  * We failed to reach balance because of affinity.
7493                  */
7494                 if (sd_parent) {
7495                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7496
7497                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7498                                 *group_imbalance = 1;
7499                 }
7500
7501                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7502                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7503                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7504                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7505                                 env.loop = 0;
7506                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7507                                 goto redo;
7508                         }
7509                         goto out_all_pinned;
7510                 }
7511         }
7512
7513         if (!ld_moved) {
7514                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7515                 /*
7516                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7517                  * We do not want newidle balance, which can be very
7518                  * frequent, pollute the failure counter causing
7519                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7520                  */
7521                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7522                         sd->nr_balance_failed++;
7523
7524                 if (need_active_balance(&env)) {
7525                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7526
7527                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7528                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7529                          * moved to this_cpu
7530                          */
7531                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7532                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7533                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7534                                                             flags);
7535                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7536                                 goto out_one_pinned;
7537                         }
7538
7539                         /*
7540                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7541                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7542                          * only after active load balance is finished.
7543                          */
7544                         if (!busiest->active_balance) {
7545                                 busiest->active_balance = 1;
7546                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7547                                 active_balance = 1;
7548                         }
7549                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7550
7551                         if (active_balance) {
7552                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7553                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7554                                         &busiest->active_balance_work);
7555                         }
7556
7557                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7558                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7559                 }
7560         } else
7561                 sd->nr_balance_failed = 0;
7562
7563         if (likely(!active_balance)) {
7564                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7565                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7566         } else {
7567                 /*
7568                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7569                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7570                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7571                  * detach_tasks).
7572                  */
7573                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7574                         sd->balance_interval *= 2;
7575         }
7576
7577         goto out;
7578
7579 out_balanced:
7580         /*
7581          * We reach balance although we may have faced some affinity
7582          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7583          */
7584         if (sd_parent) {
7585                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7586
7587                 if (*group_imbalance)
7588                         *group_imbalance = 0;
7589         }
7590
7591 out_all_pinned:
7592         /*
7593          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7594          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7595          * can try to migrate them.
7596          */
7597         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7598
7599         sd->nr_balance_failed = 0;
7600
7601 out_one_pinned:
7602         /* tune up the balancing interval */
7603         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7604                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7605                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7606                 sd->balance_interval *= 2;
7607
7608         ld_moved = 0;
7609 out:
7610         return ld_moved;
7611 }
7612
7613 static inline unsigned long
7614 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7615 {
7616         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7617
7618         if (cpu_busy)
7619                 interval *= sd->busy_factor;
7620
7621         /* scale ms to jiffies */
7622         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7623         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7624
7625         return interval;
7626 }
7627
7628 static inline void
7629 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7630 {
7631         unsigned long interval, next;
7632
7633         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7634         next = sd->last_balance + interval;
7635
7636         if (time_after(*next_balance, next))
7637                 *next_balance = next;
7638 }
7639
7640 /*
7641  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7642  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7643  */
7644 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7645 {
7646         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7647         int this_cpu = this_rq->cpu;
7648         struct sched_domain *sd;
7649         int pulled_task = 0;
7650         u64 curr_cost = 0;
7651
7652         /*
7653          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7654          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7655          */
7656         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7657
7658         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7659             !this_rq->rd->overload) {
7660                 rcu_read_lock();
7661                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7662                 if (sd)
7663                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7664                 rcu_read_unlock();
7665
7666                 goto out;
7667         }
7668
7669         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7670
7671         update_blocked_averages(this_cpu);
7672         rcu_read_lock();
7673         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7674                 int continue_balancing = 1;
7675                 u64 t0, domain_cost;
7676
7677                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7678                         continue;
7679
7680                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7681                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7682                         break;
7683                 }
7684
7685                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7686                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7687
7688                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7689                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7690                                                    &continue_balancing);
7691
7692                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7693                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7694                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7695
7696                         curr_cost += domain_cost;
7697                 }
7698
7699                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7700
7701                 /*
7702                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7703                  * now runnable tasks on this rq.
7704                  */
7705                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7706                         break;
7707         }
7708         rcu_read_unlock();
7709
7710         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7711
7712         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7713                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7714
7715         /*
7716          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7717          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7718          * pretend we pulled a task.
7719          */
7720         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7721                 pulled_task = 1;
7722
7723 out:
7724         /* Move the next balance forward */
7725         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7726                 this_rq->next_balance = next_balance;
7727
7728         /* Is there a task of a high priority class? */
7729         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7730                 pulled_task = -1;
7731
7732         if (pulled_task)
7733                 this_rq->idle_stamp = 0;
7734
7735         return pulled_task;
7736 }
7737
7738 /*
7739  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7740  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7741  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7742  * avoids physical / logical imbalances.
7743  */
7744 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7745 {
7746         struct rq *busiest_rq = data;
7747         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7748         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7749         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7750         struct sched_domain *sd;
7751         struct task_struct *p = NULL;
7752
7753         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7754
7755         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7756         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7757                      !busiest_rq->active_balance))
7758                 goto out_unlock;
7759
7760         /* Is there any task to move? */
7761         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7762                 goto out_unlock;
7763
7764         /*
7765          * This condition is "impossible", if it occurs
7766          * we need to fix it. Originally reported by
7767          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7768          */
7769         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7770
7771         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7772         rcu_read_lock();
7773         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7774                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7775                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7776                                 break;
7777         }
7778
7779         if (likely(sd)) {
7780                 struct lb_env env = {
7781                         .sd             = sd,
7782                         .dst_cpu        = target_cpu,
7783                         .dst_rq         = target_rq,
7784                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7785                         .src_rq         = busiest_rq,
7786                         .idle           = CPU_IDLE,
7787                 };
7788
7789                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7790
7791                 p = detach_one_task(&env);
7792                 if (p) {
7793                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7794                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7795                         sd->nr_balance_failed = 0;
7796                 } else {
7797                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7798                 }
7799         }
7800         rcu_read_unlock();
7801 out_unlock:
7802         busiest_rq->active_balance = 0;
7803         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7804
7805         if (p)
7806                 attach_one_task(target_rq, p);
7807
7808         local_irq_enable();
7809
7810         return 0;
7811 }
7812
7813 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7814 {
7815         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7816 }
7817
7818 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7819 /*
7820  * idle load balancing details
7821  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7822  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7823  *   load balancing for all the idle CPUs.
7824  */
7825 static struct {
7826         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7827         atomic_t nr_cpus;
7828         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7829 } nohz ____cacheline_aligned;
7830
7831 static inline int find_new_ilb(void)
7832 {
7833         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7834
7835         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7836                 return ilb;
7837
7838         return nr_cpu_ids;
7839 }
7840
7841 /*
7842  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7843  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7844  * CPU (if there is one).
7845  */
7846 static void nohz_balancer_kick(void)
7847 {
7848         int ilb_cpu;
7849
7850         nohz.next_balance++;
7851
7852         ilb_cpu = find_new_ilb();
7853
7854         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7855                 return;
7856
7857         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7858                 return;
7859         /*
7860          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7861          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7862          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7863          * will be run before returning from the IPI.
7864          */
7865         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7866         return;
7867 }
7868
7869 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7870 {
7871         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7872                 /*
7873                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7874                  */
7875                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7876                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7877                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7878                 }
7879                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7880         }
7881 }
7882
7883 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7884 {
7885         struct sched_domain *sd;
7886         int cpu = smp_processor_id();
7887
7888         rcu_read_lock();
7889         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7890
7891         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7892                 goto unlock;
7893         sd->nohz_idle = 0;
7894
7895         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7896 unlock:
7897         rcu_read_unlock();
7898 }
7899
7900 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7901 {
7902         struct sched_domain *sd;
7903         int cpu = smp_processor_id();
7904
7905         rcu_read_lock();
7906         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7907
7908         if (!sd || sd->nohz_idle)
7909                 goto unlock;
7910         sd->nohz_idle = 1;
7911
7912         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7913 unlock:
7914         rcu_read_unlock();
7915 }
7916
7917 /*
7918  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7919  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7920  */
7921 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7922 {
7923         /*
7924          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7925          */
7926         if (!cpu_active(cpu))
7927                 return;
7928
7929         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7930                 return;
7931
7932         /*
7933          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7934          */
7935         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7936                 return;
7937
7938         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7939         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7940         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7941 }
7942 #endif
7943
7944 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7945
7946 /*
7947  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7948  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7949  */
7950 void update_max_interval(void)
7951 {
7952         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7953 }
7954
7955 /*
7956  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7957  * and initiates a balancing operation if so.
7958  *
7959  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7960  */
7961 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7962 {
7963         int continue_balancing = 1;
7964         int cpu = rq->cpu;
7965         unsigned long interval;
7966         struct sched_domain *sd;
7967         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7968         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7969         int update_next_balance = 0;
7970         int need_serialize, need_decay = 0;
7971         u64 max_cost = 0;
7972
7973         update_blocked_averages(cpu);
7974
7975         rcu_read_lock();
7976         for_each_domain(cpu, sd) {
7977                 /*
7978                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7979                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7980                  */
7981                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7982                         sd->max_newidle_lb_cost =
7983                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7984                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7985                         need_decay = 1;
7986                 }
7987                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7988
7989                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7990                         continue;
7991
7992                 /*
7993                  * Stop the load balance at this level. There is another
7994                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7995                  * actively.
7996                  */
7997                 if (!continue_balancing) {
7998                         if (need_decay)
7999                                 continue;
8000                         break;
8001                 }
8002
8003                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8004
8005                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8006                 if (need_serialize) {
8007                         if (!spin_trylock(&balancing))
8008                                 goto out;
8009                 }
8010
8011                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8012                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8013                                 /*
8014                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8015                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8016                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8017                                  */
8018                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8019                         }
8020                         sd->last_balance = jiffies;
8021                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8022                 }
8023                 if (need_serialize)
8024                         spin_unlock(&balancing);
8025 out:
8026                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8027                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8028                         update_next_balance = 1;
8029                 }
8030         }
8031         if (need_decay) {
8032                 /*
8033                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8034                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8035                  */
8036                 rq->max_idle_balance_cost =
8037                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8038         }
8039         rcu_read_unlock();
8040
8041         /*
8042          * next_balance will be updated only when there is a need.
8043          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8044          * updated.
8045          */
8046         if (likely(update_next_balance)) {
8047                 rq->next_balance = next_balance;
8048
8049 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8050                 /*
8051                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8052                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8053                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8054                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8055                  * balance for itself and we need to update the
8056                  * nohz.next_balance accordingly.
8057                  */
8058                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8059                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8060 #endif
8061         }
8062 }
8063
8064 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8065 /*
8066  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8067  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8068  */
8069 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8070 {
8071         int this_cpu = this_rq->cpu;
8072         struct rq *rq;
8073         int balance_cpu;
8074         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8075         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8076         int update_next_balance = 0;
8077
8078         if (idle != CPU_IDLE ||
8079             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8080                 goto end;
8081
8082         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8083                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8084                         continue;
8085
8086                 /*
8087                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8088                  * work being done for other cpus. Next load
8089                  * balancing owner will pick it up.
8090                  */
8091                 if (need_resched())
8092                         break;
8093
8094                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8095
8096                 /*
8097                  * If time for next balance is due,
8098                  * do the balance.
8099                  */
8100                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8101                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8102                         update_rq_clock(rq);
8103                         cpu_load_update_idle(rq);
8104                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8105                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8106                 }
8107
8108                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8109                         next_balance = rq->next_balance;
8110                         update_next_balance = 1;
8111                 }
8112         }
8113
8114         /*
8115          * next_balance will be updated only when there is a need.
8116          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8117          * updated.
8118          */
8119         if (likely(update_next_balance))
8120                 nohz.next_balance = next_balance;
8121 end:
8122         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8123 }
8124
8125 /*
8126  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8127  * of an idle cpu in the system.
8128  *   - This rq has more than one task.
8129  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8130  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8131  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8132  *     multiple busy cpu.
8133  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8134  *     domain span are idle.
8135  */
8136 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8137 {
8138         unsigned long now = jiffies;
8139         struct sched_domain *sd;
8140         struct sched_group_capacity *sgc;
8141         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8142         bool kick = false;
8143
8144         if (unlikely(rq->idle_balance))
8145                 return false;
8146
8147        /*
8148         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8149         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8150         */
8151         set_cpu_sd_state_busy();
8152         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8153
8154         /*
8155          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8156          * balancing.
8157          */
8158         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8159                 return false;
8160
8161         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8162                 return false;
8163
8164         if (rq->nr_running >= 2)
8165                 return true;
8166
8167         rcu_read_lock();
8168         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8169         if (sd) {
8170                 sgc = sd->groups->sgc;
8171                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8172
8173                 if (nr_busy > 1) {
8174                         kick = true;
8175                         goto unlock;
8176                 }
8177
8178         }
8179
8180         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8181         if (sd) {
8182                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8183                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8184                         kick = true;
8185                         goto unlock;
8186                 }
8187         }
8188
8189         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8190         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8191                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8192                 kick = true;
8193                 goto unlock;
8194         }
8195
8196 unlock:
8197         rcu_read_unlock();
8198         return kick;
8199 }
8200 #else
8201 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8202 #endif
8203
8204 /*
8205  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8206  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8207  */
8208 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8209 {
8210         struct rq *this_rq = this_rq();
8211         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8212                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8213
8214         /*
8215          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8216          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8217          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8218          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8219          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8220          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8221          */
8222         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8223         rebalance_domains(this_rq, idle);
8224 }
8225
8226 /*
8227  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8228  */
8229 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8230 {
8231         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8232         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8233                 return;
8234
8235         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8236                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8237 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8238         if (nohz_kick_needed(rq))
8239                 nohz_balancer_kick();
8240 #endif
8241 }
8242
8243 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8244 {
8245         update_sysctl();
8246
8247         update_runtime_enabled(rq);
8248 }
8249
8250 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8251 {
8252         update_sysctl();
8253
8254         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8255         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8256 }
8257
8258 #endif /* CONFIG_SMP */
8259
8260 /*
8261  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8262  */
8263 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8264 {
8265         struct cfs_rq *cfs_rq;
8266         struct sched_entity *se = &curr->se;
8267
8268         for_each_sched_entity(se) {
8269                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8270                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8271         }
8272
8273         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8274                 task_tick_numa(rq, curr);
8275 }
8276
8277 /*
8278  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8279  *  - child not yet on the tasklist
8280  *  - preemption disabled
8281  */
8282 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8283 {
8284         struct cfs_rq *cfs_rq;
8285         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8286         int this_cpu = smp_processor_id();
8287         struct rq *rq = this_rq();
8288         unsigned long flags;
8289
8290         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8291
8292         update_rq_clock(rq);
8293
8294         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8295         curr = cfs_rq->curr;
8296
8297         /*
8298          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8299          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8300          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8301          * of child point to valid ones.
8302          */
8303         rcu_read_lock();
8304         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8305         rcu_read_unlock();
8306
8307         update_curr(cfs_rq);
8308
8309         if (curr)
8310                 se->vruntime = curr->vruntime;
8311         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8312
8313         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8314                 /*
8315                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8316                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8317                  */
8318                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8319                 resched_curr(rq);
8320         }
8321
8322         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8323
8324         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8325 }
8326
8327 /*
8328  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8329  * the current task.
8330  */
8331 static void
8332 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8333 {
8334         if (!task_on_rq_queued(p))
8335                 return;
8336
8337         /*
8338          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8339          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8340          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8341          */
8342         if (rq->curr == p) {
8343                 if (p->prio > oldprio)
8344                         resched_curr(rq);
8345         } else
8346                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8347 }
8348
8349 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8350 {
8351         struct sched_entity *se = &p->se;
8352
8353         /*
8354          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8355          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8356          * vruntime.
8357          */
8358         if (p->on_rq)
8359                 return true;
8360
8361         /*
8362          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8363          * But there are some cases where it has already been normalized:
8364          *
8365          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8366          *   wake_up_new_task().
8367          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8368          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8369          */
8370         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8371                 return true;
8372
8373         return false;
8374 }
8375
8376 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8377 {
8378         struct sched_entity *se = &p->se;
8379         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8380
8381         if (!vruntime_normalized(p)) {
8382                 /*
8383                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8384                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8385                  */
8386                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8387                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8388         }
8389
8390         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8391         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8392 }
8393
8394 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8395 {
8396         struct sched_entity *se = &p->se;
8397         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8398
8399 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8400         /*
8401          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8402          * class maintain depth value), reset depth properly.
8403          */
8404         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8405 #endif
8406
8407         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8408         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8409
8410         if (!vruntime_normalized(p))
8411                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8412 }
8413
8414 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8415 {
8416         detach_task_cfs_rq(p);
8417 }
8418
8419 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8420 {
8421         attach_task_cfs_rq(p);
8422
8423         if (task_on_rq_queued(p)) {
8424                 /*
8425                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8426                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8427                  * if we can still preempt the current task.
8428                  */
8429                 if (rq->curr == p)
8430                         resched_curr(rq);
8431                 else
8432                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8433         }
8434 }
8435
8436 /* Account for a task changing its policy or group.
8437  *
8438  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8439  * migrates between groups/classes.
8440  */
8441 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8442 {
8443         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8444
8445         for_each_sched_entity(se) {
8446                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8447
8448                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8449                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8450                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8451         }
8452 }
8453
8454 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8455 {
8456         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8457         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8458 #ifndef CONFIG_64BIT
8459         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8460 #endif
8461 #ifdef CONFIG_SMP
8462         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8463         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8464 #endif
8465 }
8466
8467 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8468 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8469 {
8470         detach_task_cfs_rq(p);
8471         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8472
8473 #ifdef CONFIG_SMP
8474         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8475         p->se.avg.last_update_time = 0;
8476 #endif
8477         attach_task_cfs_rq(p);
8478 }
8479
8480 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8481 {
8482         int i;
8483
8484         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8485
8486         for_each_possible_cpu(i) {
8487                 if (tg->cfs_rq)
8488                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8489                 if (tg->se)
8490                         kfree(tg->se[i]);
8491         }
8492
8493         kfree(tg->cfs_rq);
8494         kfree(tg->se);
8495 }
8496
8497 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8498 {
8499         struct cfs_rq *cfs_rq;
8500         struct sched_entity *se;
8501         int i;
8502
8503         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8504         if (!tg->cfs_rq)
8505                 goto err;
8506         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8507         if (!tg->se)
8508                 goto err;
8509
8510         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8511
8512         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8513
8514         for_each_possible_cpu(i) {
8515                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8516                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8517                 if (!cfs_rq)
8518                         goto err;
8519
8520                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8521                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8522                 if (!se)
8523                         goto err_free_rq;
8524
8525                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8526                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8527                 init_entity_runnable_average(se);
8528                 post_init_entity_util_avg(se);
8529         }
8530
8531         return 1;
8532
8533 err_free_rq:
8534         kfree(cfs_rq);
8535 err:
8536         return 0;
8537 }
8538
8539 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8540 {
8541         unsigned long flags;
8542         struct rq *rq;
8543         int cpu;
8544
8545         for_each_possible_cpu(cpu) {
8546                 if (tg->se[cpu])
8547                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8548
8549                 /*
8550                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8551                  * check on_list without danger of it being re-added.
8552                  */
8553                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8554                         continue;
8555
8556                 rq = cpu_rq(cpu);
8557
8558                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8559                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8560                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8561         }
8562 }
8563
8564 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8565                         struct sched_entity *se, int cpu,
8566                         struct sched_entity *parent)
8567 {
8568         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8569
8570         cfs_rq->tg = tg;
8571         cfs_rq->rq = rq;
8572         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8573
8574         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8575         tg->se[cpu] = se;
8576
8577         /* se could be NULL for root_task_group */
8578         if (!se)
8579                 return;
8580
8581         if (!parent) {
8582                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8583                 se->depth = 0;
8584         } else {
8585                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8586                 se->depth = parent->depth + 1;
8587         }
8588
8589         se->my_q = cfs_rq;
8590         /* guarantee group entities always have weight */
8591         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8592         se->parent = parent;
8593 }
8594
8595 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8596
8597 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8598 {
8599         int i;
8600         unsigned long flags;
8601
8602         /*
8603          * We can't change the weight of the root cgroup.
8604          */
8605         if (!tg->se[0])
8606                 return -EINVAL;
8607
8608         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8609
8610         mutex_lock(&shares_mutex);
8611         if (tg->shares == shares)
8612                 goto done;
8613
8614         tg->shares = shares;
8615         for_each_possible_cpu(i) {
8616                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8617                 struct sched_entity *se;
8618
8619                 se = tg->se[i];
8620                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8621                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8622
8623                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8624                 update_rq_clock(rq);
8625                 for_each_sched_entity(se)
8626                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8627                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8628         }
8629
8630 done:
8631         mutex_unlock(&shares_mutex);
8632         return 0;
8633 }
8634 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8635
8636 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8637
8638 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8639 {
8640         return 1;
8641 }
8642
8643 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8644
8645 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8646
8647
8648 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8649 {
8650         struct sched_entity *se = &task->se;
8651         unsigned int rr_interval = 0;
8652
8653         /*
8654          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8655          * idle runqueue:
8656          */
8657         if (rq->cfs.load.weight)
8658                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8659
8660         return rr_interval;
8661 }
8662
8663 /*
8664  * All the scheduling class methods:
8665  */
8666 const struct sched_class fair_sched_class = {
8667         .next                   = &idle_sched_class,
8668         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8669         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8670         .yield_task             = yield_task_fair,
8671         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8672
8673         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8674
8675         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8676         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8677
8678 #ifdef CONFIG_SMP
8679         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8680         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8681
8682         .rq_online              = rq_online_fair,
8683         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8684
8685         .task_dead              = task_dead_fair,
8686         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8687 #endif
8688
8689         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8690         .task_tick              = task_tick_fair,
8691         .task_fork              = task_fork_fair,
8692
8693         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8694         .switched_from          = switched_from_fair,
8695         .switched_to            = switched_to_fair,
8696
8697         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8698
8699         .update_curr            = update_curr_fair,
8700
8701 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8702         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8703 #endif
8704 };
8705
8706 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8707 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8708 {
8709         struct cfs_rq *cfs_rq;
8710
8711         rcu_read_lock();
8712         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8713                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8714         rcu_read_unlock();
8715 }
8716
8717 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8718 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8719 {
8720         int node;
8721         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8722
8723         for_each_online_node(node) {
8724                 if (p->numa_faults) {
8725                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8726                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8727                 }
8728                 if (p->numa_group) {
8729                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8730                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8731                 }
8732                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8733         }
8734 }
8735 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8736 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8737
8738 __init void init_sched_fair_class(void)
8739 {
8740 #ifdef CONFIG_SMP
8741         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8742
8743 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8744         nohz.next_balance = jiffies;
8745         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8746 #endif
8747 #endif /* SMP */
8748
8749 }