Merge branch 'sched/urgent' into sched/core, to pick up fixes
[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/mm.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25
26 #include <linux/latencytop.h>
27 #include <linux/cpumask.h>
28 #include <linux/cpuidle.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/profile.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/mempolicy.h>
33 #include <linux/migrate.h>
34 #include <linux/task_work.h>
35
36 #include <trace/events/sched.h>
37
38 #include "sched.h"
39
40 /*
41  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  *
51  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
55
56 /*
57  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
58  *
59  * Options are:
60  *
61  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
62  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
64  *
65  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
66  */
67 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
68
69 /*
70  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
71  *
72  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
73  */
74 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
75 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
76
77 /*
78  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
79  */
80 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
81
82 /*
83  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
84  * parent will (try to) run first.
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
87
88 /*
89  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
90  *
91  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
92  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
93  * have immediate wakeup/sleep latencies.
94  *
95  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
96  */
97 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
98 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
99
100 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110 #endif
111
112 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
113 /*
114  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
115  * each time a cfs_rq requests quota.
116  *
117  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
118  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
119  * we will always only issue the remaining available time.
120  *
121  * (default: 5 msec, units: microseconds)
122  */
123 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
124 #endif
125
126 /*
127  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
128  * util * margin < capacity * 1024
129  *
130  * (default: ~20%)
131  */
132 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         /* hint to use a 32x32->64 mul */
246         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
247
248         while (fact >> 32) {
249                 fact >>= 1;
250                 shift--;
251         }
252
253         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
254 }
255
256
257 const struct sched_class fair_sched_class;
258
259 /**************************************************************
260  * CFS operations on generic schedulable entities:
261  */
262
263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
264
265 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
266 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
267 {
268         return cfs_rq->rq;
269 }
270
271 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
272 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
273
274 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
277         return container_of(se, struct task_struct, se);
278 }
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
285 {
286         return p->se.cfs_rq;
287 }
288
289 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
290 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
291 {
292         return se->cfs_rq;
293 }
294
295 /* runqueue "owned" by this group */
296 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
297 {
298         return grp->my_q;
299 }
300
301 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         if (!cfs_rq->on_list) {
304                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
305                 int cpu = cpu_of(rq);
306                 /*
307                  * Ensure we either appear before our parent (if already
308                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
309                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
310                  * reduces this to two cases and a special case for the root
311                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
312                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
313                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
314                  */
315                 if (cfs_rq->tg->parent &&
316                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
317                         /*
318                          * If parent is already on the list, we add the child
319                          * just before. Thanks to circular linked property of
320                          * the list, this means to put the child at the tail
321                          * of the list that starts by parent.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
325                         /*
326                          * The branch is now connected to its tree so we can
327                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
328                          * list.
329                          */
330                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
331                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
332                         /*
333                          * cfs rq without parent should be put
334                          * at the tail of the list.
335                          */
336                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
337                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
338                         /*
339                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
340                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
341                          */
342                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
343                 } else {
344                         /*
345                          * The parent has not already been added so we want to
346                          * make sure that it will be put after us.
347                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
348                          * where we will add parent.
349                          */
350                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
351                                 rq->tmp_alone_branch);
352                         /*
353                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
354                          * of the branch
355                          */
356                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
357                 }
358
359                 cfs_rq->on_list = 1;
360         }
361 }
362
363 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
364 {
365         if (cfs_rq->on_list) {
366                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
367                 cfs_rq->on_list = 0;
368         }
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
431 {
432         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
433 }
434
435 #define entity_is_task(se)      1
436
437 #define for_each_sched_entity(se) \
438                 for (; se; se = NULL)
439
440 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
441 {
442         return &task_rq(p)->cfs;
443 }
444
445 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
446 {
447         struct task_struct *p = task_of(se);
448         struct rq *rq = task_rq(p);
449
450         return &rq->cfs;
451 }
452
453 /* runqueue "owned" by this group */
454 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
455 {
456         return NULL;
457 }
458
459 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
460 {
461 }
462
463 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465 }
466
467 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
468                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
469
470 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void
476 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
477 {
478 }
479
480 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
481
482 static __always_inline
483 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
484
485 /**************************************************************
486  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
487  */
488
489 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
492         if (delta > 0)
493                 max_vruntime = vruntime;
494
495         return max_vruntime;
496 }
497
498 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
499 {
500         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
501         if (delta < 0)
502                 min_vruntime = vruntime;
503
504         return min_vruntime;
505 }
506
507 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
508                                 struct sched_entity *b)
509 {
510         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
511 }
512
513 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
514 {
515         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
516         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
517
518         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
519
520         if (curr) {
521                 if (curr->on_rq)
522                         vruntime = curr->vruntime;
523                 else
524                         curr = NULL;
525         }
526
527         if (leftmost) { /* non-empty tree */
528                 struct sched_entity *se;
529                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
530
531                 if (!curr)
532                         vruntime = se->vruntime;
533                 else
534                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
535         }
536
537         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
538         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
539 #ifndef CONFIG_64BIT
540         smp_wmb();
541         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
542 #endif
543 }
544
545 /*
546  * Enqueue an entity into the rb-tree:
547  */
548 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
551         struct rb_node *parent = NULL;
552         struct sched_entity *entry;
553         bool leftmost = true;
554
555         /*
556          * Find the right place in the rbtree:
557          */
558         while (*link) {
559                 parent = *link;
560                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
561                 /*
562                  * We dont care about collisions. Nodes with
563                  * the same key stay together.
564                  */
565                 if (entity_before(se, entry)) {
566                         link = &parent->rb_left;
567                 } else {
568                         link = &parent->rb_right;
569                         leftmost = false;
570                 }
571         }
572
573         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
574         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
575                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
576 }
577
578 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
579 {
580         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
581 }
582
583 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
584 {
585         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
586
587         if (!left)
588                 return NULL;
589
590         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
591 }
592
593 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
594 {
595         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
596
597         if (!next)
598                 return NULL;
599
600         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
601 }
602
603 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
604 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
605 {
606         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
607
608         if (!last)
609                 return NULL;
610
611         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
612 }
613
614 /**************************************************************
615  * Scheduling class statistics methods:
616  */
617
618 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
619                 void __user *buffer, size_t *lenp,
620                 loff_t *ppos)
621 {
622         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
623         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
624
625         if (ret || !write)
626                 return ret;
627
628         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
629                                         sysctl_sched_min_granularity);
630
631 #define WRT_SYSCTL(name) \
632         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
633         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
634         WRT_SYSCTL(sched_latency);
635         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
636 #undef WRT_SYSCTL
637
638         return 0;
639 }
640 #endif
641
642 /*
643  * delta /= w
644  */
645 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
646 {
647         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
648                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
649
650         return delta;
651 }
652
653 /*
654  * The idea is to set a period in which each task runs once.
655  *
656  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
657  * this period because otherwise the slices get too small.
658  *
659  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
660  */
661 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
662 {
663         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
664                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
665         else
666                 return sysctl_sched_latency;
667 }
668
669 /*
670  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
671  * proportional to the weight.
672  *
673  * s = p*P[w/rw]
674  */
675 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
676 {
677         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
678
679         for_each_sched_entity(se) {
680                 struct load_weight *load;
681                 struct load_weight lw;
682
683                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
684                 load = &cfs_rq->load;
685
686                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
687                         lw = cfs_rq->load;
688
689                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
690                         load = &lw;
691                 }
692                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
693         }
694         return slice;
695 }
696
697 /*
698  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
699  *
700  * vs = s/w
701  */
702 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
703 {
704         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
705 }
706
707 #ifdef CONFIG_SMP
708
709 #include "sched-pelt.h"
710
711 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
712 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
713
714 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
715 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
716 {
717         struct sched_avg *sa = &se->avg;
718
719         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
720
721         /*
722          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
723          * they get a chance to stabilize to their real load level.
724          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
725          * nothing has been attached to the task group yet.
726          */
727         if (entity_is_task(se))
728                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
729
730         se->runnable_weight = se->load.weight;
731
732         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
733 }
734
735 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
736 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
737
738 /*
739  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
740  * based on the cfs_rq's current util_avg:
741  *
742  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
743  *
744  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
745  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
746  * as when the series is a harmonic series.
747  *
748  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
749  * only 1/2 of the left utilization budget:
750  *
751  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
752  *
753  * where n denotes the nth task.
754  *
755  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
756  *
757  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
758  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
759  *
760  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
761  * if util_avg > util_avg_cap.
762  */
763 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
764 {
765         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
766         struct sched_avg *sa = &se->avg;
767         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
768
769         if (cap > 0) {
770                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
771                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
772                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
773
774                         if (sa->util_avg > cap)
775                                 sa->util_avg = cap;
776                 } else {
777                         sa->util_avg = cap;
778                 }
779         }
780
781         if (entity_is_task(se)) {
782                 struct task_struct *p = task_of(se);
783                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
784                         /*
785                          * For !fair tasks do:
786                          *
787                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
788                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
789                         switched_from_fair(rq, p);
790                          *
791                          * such that the next switched_to_fair() has the
792                          * expected state.
793                          */
794                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
795                         return;
796                 }
797         }
798
799         attach_entity_cfs_rq(se);
800 }
801
802 #else /* !CONFIG_SMP */
803 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
804 {
805 }
806 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
807 {
808 }
809 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
810 {
811 }
812 #endif /* CONFIG_SMP */
813
814 /*
815  * Update the current task's runtime statistics.
816  */
817 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
818 {
819         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
820         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
821         u64 delta_exec;
822
823         if (unlikely(!curr))
824                 return;
825
826         delta_exec = now - curr->exec_start;
827         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
828                 return;
829
830         curr->exec_start = now;
831
832         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
833                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
834
835         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
836         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
837
838         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
839         update_min_vruntime(cfs_rq);
840
841         if (entity_is_task(curr)) {
842                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
843
844                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
845                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
846                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
847         }
848
849         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
850 }
851
852 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
853 {
854         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
855 }
856
857 static inline void
858 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
859 {
860         u64 wait_start, prev_wait_start;
861
862         if (!schedstat_enabled())
863                 return;
864
865         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
866         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
867
868         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
869             likely(wait_start > prev_wait_start))
870                 wait_start -= prev_wait_start;
871
872         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
873 }
874
875 static inline void
876 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
877 {
878         struct task_struct *p;
879         u64 delta;
880
881         if (!schedstat_enabled())
882                 return;
883
884         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
885
886         if (entity_is_task(se)) {
887                 p = task_of(se);
888                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
889                         /*
890                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
891                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
892                          * prior to migration.
893                          */
894                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
895                         return;
896                 }
897                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
898         }
899
900         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
901                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
902         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
903         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
904         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
905 }
906
907 static inline void
908 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
909 {
910         struct task_struct *tsk = NULL;
911         u64 sleep_start, block_start;
912
913         if (!schedstat_enabled())
914                 return;
915
916         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
917         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
918
919         if (entity_is_task(se))
920                 tsk = task_of(se);
921
922         if (sleep_start) {
923                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
924
925                 if ((s64)delta < 0)
926                         delta = 0;
927
928                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
929                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
930
931                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
932                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
933
934                 if (tsk) {
935                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
936                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
937                 }
938         }
939         if (block_start) {
940                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
941
942                 if ((s64)delta < 0)
943                         delta = 0;
944
945                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
946                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
947
948                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
949                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
950
951                 if (tsk) {
952                         if (tsk->in_iowait) {
953                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
954                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
955                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
956                         }
957
958                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
959
960                         /*
961                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
962                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
963                          * amount of time that the task spent sleeping:
964                          */
965                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
966                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
967                                                 (void *)get_wchan(tsk),
968                                                 delta >> 20);
969                         }
970                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
971                 }
972         }
973 }
974
975 /*
976  * Task is being enqueued - update stats:
977  */
978 static inline void
979 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
980 {
981         if (!schedstat_enabled())
982                 return;
983
984         /*
985          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
986          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
987          */
988         if (se != cfs_rq->curr)
989                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
990
991         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
992                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
993 }
994
995 static inline void
996 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
997 {
998
999         if (!schedstat_enabled())
1000                 return;
1001
1002         /*
1003          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1004          * waiting task:
1005          */
1006         if (se != cfs_rq->curr)
1007                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1008
1009         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1010                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1011
1012                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1013                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1014                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1015                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1016                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1017                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1018         }
1019 }
1020
1021 /*
1022  * We are picking a new current task - update its stats:
1023  */
1024 static inline void
1025 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1026 {
1027         /*
1028          * We are starting a new run period:
1029          */
1030         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1031 }
1032
1033 /**************************************************
1034  * Scheduling class queueing methods:
1035  */
1036
1037 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1038 /*
1039  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1040  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1041  * numa_balancing_scan_size.
1042  */
1043 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1044 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1045
1046 /* Portion of address space to scan in MB */
1047 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1048
1049 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1050 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1051
1052 struct numa_group {
1053         atomic_t refcount;
1054
1055         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1056         int nr_tasks;
1057         pid_t gid;
1058         int active_nodes;
1059
1060         struct rcu_head rcu;
1061         unsigned long total_faults;
1062         unsigned long max_faults_cpu;
1063         /*
1064          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1065          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1066          * more by CPU use than by memory faults.
1067          */
1068         unsigned long *faults_cpu;
1069         unsigned long faults[0];
1070 };
1071
1072 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1073 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1074
1075 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1076 {
1077         unsigned long rss = 0;
1078         unsigned long nr_scan_pages;
1079
1080         /*
1081          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1082          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1083          * on resident pages
1084          */
1085         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1086         rss = get_mm_rss(p->mm);
1087         if (!rss)
1088                 rss = nr_scan_pages;
1089
1090         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1091         return rss / nr_scan_pages;
1092 }
1093
1094 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1095 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1096
1097 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1098 {
1099         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1100         unsigned int scan, floor;
1101         unsigned int windows = 1;
1102
1103         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1104                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1105         floor = 1000 / windows;
1106
1107         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1108         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1109 }
1110
1111 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1112 {
1113         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1114         unsigned long period = smin;
1115
1116         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1117         if (p->numa_group) {
1118                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1119                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1120                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1121
1122                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1123                 period *= shared + 1;
1124                 period /= private + shared + 1;
1125         }
1126
1127         return max(smin, period);
1128 }
1129
1130 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1131 {
1132         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1133         unsigned long smax;
1134
1135         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1136         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1137
1138         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1139         if (p->numa_group) {
1140                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1141                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1142                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1143                 unsigned long period = smax;
1144
1145                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1146                 period *= shared + 1;
1147                 period /= private + shared + 1;
1148
1149                 smax = max(smax, period);
1150         }
1151
1152         return max(smin, smax);
1153 }
1154
1155 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1156 {
1157         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1158         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1159 }
1160
1161 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1162 {
1163         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1164         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1165 }
1166
1167 /* Shared or private faults. */
1168 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1169
1170 /* Memory and CPU locality */
1171 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1172
1173 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1174 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1175
1176 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1177 {
1178         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1179 }
1180
1181 /*
1182  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1183  * occupy the first half of the array. The second half of the
1184  * array is for current counters, which are averaged into the
1185  * first set by task_numa_placement.
1186  */
1187 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1188 {
1189         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1190 }
1191
1192 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1193 {
1194         if (!p->numa_faults)
1195                 return 0;
1196
1197         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1198                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1199 }
1200
1201 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1202 {
1203         if (!p->numa_group)
1204                 return 0;
1205
1206         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1207                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1208 }
1209
1210 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1211 {
1212         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1213                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1214 }
1215
1216 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1217 {
1218         unsigned long faults = 0;
1219         int node;
1220
1221         for_each_online_node(node) {
1222                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1223         }
1224
1225         return faults;
1226 }
1227
1228 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1229 {
1230         unsigned long faults = 0;
1231         int node;
1232
1233         for_each_online_node(node) {
1234                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1235         }
1236
1237         return faults;
1238 }
1239
1240 /*
1241  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1242  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1243  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1244  */
1245 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1246
1247 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1248 {
1249         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1250 }
1251
1252 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1253 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1254                                         int maxdist, bool task)
1255 {
1256         unsigned long score = 0;
1257         int node;
1258
1259         /*
1260          * All nodes are directly connected, and the same distance
1261          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1262          */
1263         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1264                 return 0;
1265
1266         /*
1267          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1268          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1269          */
1270         for_each_online_node(node) {
1271                 unsigned long faults;
1272                 int dist = node_distance(nid, node);
1273
1274                 /*
1275                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1276                  * for placement; nid was already counted.
1277                  */
1278                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1279                         continue;
1280
1281                 /*
1282                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1283                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1284                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1285                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1286                  * of each group. Skip other nodes.
1287                  */
1288                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1289                                         dist > maxdist)
1290                         continue;
1291
1292                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1293                 if (task)
1294                         faults = task_faults(p, node);
1295                 else
1296                         faults = group_faults(p, node);
1297
1298                 /*
1299                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1300                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1301                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1302                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1303                  * The further away a node is, the less the faults count.
1304                  * This seems to result in good task placement.
1305                  */
1306                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1307                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1308                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1309                 }
1310
1311                 score += faults;
1312         }
1313
1314         return score;
1315 }
1316
1317 /*
1318  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1319  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1320  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1321  * evenly spread out between numa nodes.
1322  */
1323 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1324                                         int dist)
1325 {
1326         unsigned long faults, total_faults;
1327
1328         if (!p->numa_faults)
1329                 return 0;
1330
1331         total_faults = p->total_numa_faults;
1332
1333         if (!total_faults)
1334                 return 0;
1335
1336         faults = task_faults(p, nid);
1337         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1338
1339         return 1000 * faults / total_faults;
1340 }
1341
1342 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1343                                          int dist)
1344 {
1345         unsigned long faults, total_faults;
1346
1347         if (!p->numa_group)
1348                 return 0;
1349
1350         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1351
1352         if (!total_faults)
1353                 return 0;
1354
1355         faults = group_faults(p, nid);
1356         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1357
1358         return 1000 * faults / total_faults;
1359 }
1360
1361 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1362                                 int src_nid, int dst_cpu)
1363 {
1364         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1365         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1366         int last_cpupid, this_cpupid;
1367
1368         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1369
1370         /*
1371          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1372          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1373          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1374          *
1375          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1376          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1377          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1378          *
1379          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1380          * same result twice in a row, given these samples are fully
1381          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1382          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1383          *
1384          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1385          * act on an unlikely task<->page relation.
1386          */
1387         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1388         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1389                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1390                 return false;
1391
1392         /* Always allow migrate on private faults */
1393         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1394                 return true;
1395
1396         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1397         if (!ng)
1398                 return true;
1399
1400         /*
1401          * Destination node is much more heavily used than the source
1402          * node? Allow migration.
1403          */
1404         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1405                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1406                 return true;
1407
1408         /*
1409          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1410          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1411          *
1412          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1413          * --------------- * - > ---------------
1414          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1415          */
1416         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1417                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1418 }
1419
1420 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1421 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1422 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1423 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1424
1425 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1426 struct numa_stats {
1427         unsigned long nr_running;
1428         unsigned long load;
1429
1430         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1431         unsigned long compute_capacity;
1432
1433         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1434         unsigned long task_capacity;
1435         int has_free_capacity;
1436 };
1437
1438 /*
1439  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1440  */
1441 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1442 {
1443         int smt, cpu, cpus = 0;
1444         unsigned long capacity;
1445
1446         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1447         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1448                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1449
1450                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1451                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1452                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1453
1454                 cpus++;
1455         }
1456
1457         /*
1458          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1459          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1460          * not find this node attractive.
1461          *
1462          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1463          * imbalance and bail there.
1464          */
1465         if (!cpus)
1466                 return;
1467
1468         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1469         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1470         capacity = cpus / smt; /* cores */
1471
1472         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1473                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1474         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1475 }
1476
1477 struct task_numa_env {
1478         struct task_struct *p;
1479
1480         int src_cpu, src_nid;
1481         int dst_cpu, dst_nid;
1482
1483         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1484
1485         int imbalance_pct;
1486         int dist;
1487
1488         struct task_struct *best_task;
1489         long best_imp;
1490         int best_cpu;
1491 };
1492
1493 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1494                              struct task_struct *p, long imp)
1495 {
1496         if (env->best_task)
1497                 put_task_struct(env->best_task);
1498         if (p)
1499                 get_task_struct(p);
1500
1501         env->best_task = p;
1502         env->best_imp = imp;
1503         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1504 }
1505
1506 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1507                                 struct task_numa_env *env)
1508 {
1509         long imb, old_imb;
1510         long orig_src_load, orig_dst_load;
1511         long src_capacity, dst_capacity;
1512
1513         /*
1514          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1515          *
1516          * src_load        dst_load
1517          * ------------ vs ---------
1518          * src_capacity    dst_capacity
1519          */
1520         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1521         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1522
1523         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1524         if (dst_load < src_load)
1525                 swap(dst_load, src_load);
1526
1527         /* Is the difference below the threshold? */
1528         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1529               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1530         if (imb <= 0)
1531                 return false;
1532
1533         /*
1534          * The imbalance is above the allowed threshold.
1535          * Compare it with the old imbalance.
1536          */
1537         orig_src_load = env->src_stats.load;
1538         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1539
1540         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1541                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1542
1543         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1544                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1545
1546         /* Would this change make things worse? */
1547         return (imb > old_imb);
1548 }
1549
1550 /*
1551  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1552  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1553  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1554  * be exchanged with the source task
1555  */
1556 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1557                               long taskimp, long groupimp)
1558 {
1559         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1560         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1561         struct task_struct *cur;
1562         long src_load, dst_load;
1563         long load;
1564         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1565         long moveimp = imp;
1566         int dist = env->dist;
1567
1568         rcu_read_lock();
1569         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1570         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1571                 cur = NULL;
1572
1573         /*
1574          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1575          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1576          */
1577         if (cur == env->p)
1578                 goto unlock;
1579
1580         /*
1581          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1582          * source and destination node. Calculate the total differential for
1583          * the source task and potential destination task. The more negative
1584          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1585          * be incurred if the tasks were swapped.
1586          */
1587         if (cur) {
1588                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1589                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1590                         goto unlock;
1591
1592                 /*
1593                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1594                  * in any group then look only at task weights.
1595                  */
1596                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1597                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1598                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1599                         /*
1600                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1601                          * tasks within a group over tiny differences.
1602                          */
1603                         if (cur->numa_group)
1604                                 imp -= imp/16;
1605                 } else {
1606                         /*
1607                          * Compare the group weights. If a task is all by
1608                          * itself (not part of a group), use the task weight
1609                          * instead.
1610                          */
1611                         if (cur->numa_group)
1612                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1613                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1614                         else
1615                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1616                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1617                 }
1618         }
1619
1620         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1621                 goto unlock;
1622
1623         if (!cur) {
1624                 /* Is there capacity at our destination? */
1625                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1626                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1627                         goto unlock;
1628
1629                 goto balance;
1630         }
1631
1632         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1633         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1634                         dst_rq->nr_running == 1)
1635                 goto assign;
1636
1637         /*
1638          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1639          */
1640 balance:
1641         load = task_h_load(env->p);
1642         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1643         src_load = env->src_stats.load - load;
1644
1645         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1646                 /*
1647                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1648                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1649                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1650                  * so an actually idle CPU will win.
1651                  */
1652                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1653                         imp = moveimp - 1;
1654                         cur = NULL;
1655                         goto assign;
1656                 }
1657         }
1658
1659         if (imp <= env->best_imp)
1660                 goto unlock;
1661
1662         if (cur) {
1663                 load = task_h_load(cur);
1664                 dst_load -= load;
1665                 src_load += load;
1666         }
1667
1668         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1669                 goto unlock;
1670
1671         /*
1672          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1673          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1674          */
1675         if (!cur) {
1676                 /*
1677                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1678                  * can be used from IRQ context.
1679                  */
1680                 local_irq_disable();
1681                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1682                                                    env->dst_cpu);
1683                 local_irq_enable();
1684         }
1685
1686 assign:
1687         task_numa_assign(env, cur, imp);
1688 unlock:
1689         rcu_read_unlock();
1690 }
1691
1692 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1693                                 long taskimp, long groupimp)
1694 {
1695         int cpu;
1696
1697         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1698                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1699                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1700                         continue;
1701
1702                 env->dst_cpu = cpu;
1703                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1704         }
1705 }
1706
1707 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1708 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1709 {
1710         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1711         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1712
1713         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1714                 return false;
1715
1716         /*
1717          * Only consider a task move if the source has a higher load
1718          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1719          *
1720          *      src->load                dst->load
1721          * --------------------- vs ---------------------
1722          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1723          */
1724         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1725
1726             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1727                 return true;
1728
1729         return false;
1730 }
1731
1732 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1733 {
1734         struct task_numa_env env = {
1735                 .p = p,
1736
1737                 .src_cpu = task_cpu(p),
1738                 .src_nid = task_node(p),
1739
1740                 .imbalance_pct = 112,
1741
1742                 .best_task = NULL,
1743                 .best_imp = 0,
1744                 .best_cpu = -1,
1745         };
1746         struct sched_domain *sd;
1747         unsigned long taskweight, groupweight;
1748         int nid, ret, dist;
1749         long taskimp, groupimp;
1750
1751         /*
1752          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1753          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1754          *
1755          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1756          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1757          * to satisfy here.
1758          */
1759         rcu_read_lock();
1760         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1761         if (sd)
1762                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1763         rcu_read_unlock();
1764
1765         /*
1766          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1767          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1768          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1769          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1770          */
1771         if (unlikely(!sd)) {
1772                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1773                 return -EINVAL;
1774         }
1775
1776         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1777         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1778         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1779         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1780         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1781         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1782         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1783         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1784
1785         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1786         if (numa_has_capacity(&env))
1787                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1788
1789         /*
1790          * Look at other nodes in these cases:
1791          * - there is no space available on the preferred_nid
1792          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1793          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1794          *   we need to check other locations.
1795          */
1796         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1797                 for_each_online_node(nid) {
1798                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1799                                 continue;
1800
1801                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1802                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1803                                                 dist != env.dist) {
1804                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1805                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1806                         }
1807
1808                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1809                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1810                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1811                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1812                                 continue;
1813
1814                         env.dist = dist;
1815                         env.dst_nid = nid;
1816                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1817                         if (numa_has_capacity(&env))
1818                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1819                 }
1820         }
1821
1822         /*
1823          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1824          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1825          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1826          * settle down.
1827          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1828          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1829          */
1830         if (p->numa_group) {
1831                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1832
1833                 if (env.best_cpu == -1)
1834                         nid = env.src_nid;
1835                 else
1836                         nid = env.dst_nid;
1837
1838                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1839                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1840         }
1841
1842         /* No better CPU than the current one was found. */
1843         if (env.best_cpu == -1)
1844                 return -EAGAIN;
1845
1846         /*
1847          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1848          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1849          */
1850         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1851
1852         if (env.best_task == NULL) {
1853                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1854                 if (ret != 0)
1855                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1856                 return ret;
1857         }
1858
1859         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1860         if (ret != 0)
1861                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1862         put_task_struct(env.best_task);
1863         return ret;
1864 }
1865
1866 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1867 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1868 {
1869         unsigned long interval = HZ;
1870
1871         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1872         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1873                 return;
1874
1875         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1876         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1877         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1878
1879         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1880         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1881                 return;
1882
1883         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1884         task_numa_migrate(p);
1885 }
1886
1887 /*
1888  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1889  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1890  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1891  * located.
1892  */
1893 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1894 {
1895         unsigned long faults, max_faults = 0;
1896         int nid, active_nodes = 0;
1897
1898         for_each_online_node(nid) {
1899                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1900                 if (faults > max_faults)
1901                         max_faults = faults;
1902         }
1903
1904         for_each_online_node(nid) {
1905                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1906                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1907                         active_nodes++;
1908         }
1909
1910         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1911         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1912 }
1913
1914 /*
1915  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1916  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1917  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1918  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1919  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1920  */
1921 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1922 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1923
1924 /*
1925  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1926  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1927  * the page accesses are shared with other processes.
1928  * Otherwise, decrease the scan period.
1929  */
1930 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1931                         unsigned long shared, unsigned long private)
1932 {
1933         unsigned int period_slot;
1934         int lr_ratio, ps_ratio;
1935         int diff;
1936
1937         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1938         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1939
1940         /*
1941          * If there were no record hinting faults then either the task is
1942          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1943          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1944          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1945          * node is overloaded. In either case, scan slower
1946          */
1947         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1948                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1949                         p->numa_scan_period << 1);
1950
1951                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1952                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1953
1954                 return;
1955         }
1956
1957         /*
1958          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1959          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1960          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1961          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1962          */
1963         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1964         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1965         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1966
1967         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1968                 /*
1969                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1970                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1971                  */
1972                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1973                 if (!slot)
1974                         slot = 1;
1975                 diff = slot * period_slot;
1976         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1977                 /*
1978                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1979                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1980                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1981                  */
1982                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1983                 if (!slot)
1984                         slot = 1;
1985                 diff = slot * period_slot;
1986         } else {
1987                 /*
1988                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1989                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1990                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1991                  */
1992                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1993                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1994         }
1995
1996         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1997                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1998         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1999 }
2000
2001 /*
2002  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2003  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2004  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2005  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2006  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2007  */
2008 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2009 {
2010         u64 runtime, delta, now;
2011         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2012         now = p->se.exec_start;
2013         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2014
2015         if (p->last_task_numa_placement) {
2016                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2017                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2018         } else {
2019                 delta = p->se.avg.load_sum;
2020                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2021         }
2022
2023         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2024         p->last_task_numa_placement = now;
2025
2026         return delta;
2027 }
2028
2029 /*
2030  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2031  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2032  * otherwise workloads might not converge.
2033  */
2034 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2035 {
2036         nodemask_t nodes;
2037         int dist;
2038
2039         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2040         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2041                 return nid;
2042
2043         /*
2044          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2045          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2046          * both the node itself, and on nearby nodes.
2047          */
2048         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2049                 unsigned long score, max_score = 0;
2050                 int node, max_node = nid;
2051
2052                 dist = sched_max_numa_distance;
2053
2054                 for_each_online_node(node) {
2055                         score = group_weight(p, node, dist);
2056                         if (score > max_score) {
2057                                 max_score = score;
2058                                 max_node = node;
2059                         }
2060                 }
2061                 return max_node;
2062         }
2063
2064         /*
2065          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2066          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2067          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2068          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2069          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2070          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2071          * keep the complexity of the search down.
2072          */
2073         nodes = node_online_map;
2074         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2075                 unsigned long max_faults = 0;
2076                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2077                 int a, b;
2078
2079                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2080                 if (!find_numa_distance(dist))
2081                         continue;
2082
2083                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2084                         unsigned long faults = 0;
2085                         nodemask_t this_group;
2086                         nodes_clear(this_group);
2087
2088                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2089                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2090                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2091                                         faults += group_faults(p, b);
2092                                         node_set(b, this_group);
2093                                         node_clear(b, nodes);
2094                                 }
2095                         }
2096
2097                         /* Remember the top group. */
2098                         if (faults > max_faults) {
2099                                 max_faults = faults;
2100                                 max_group = this_group;
2101                                 /*
2102                                  * subtle: at the smallest distance there is
2103                                  * just one node left in each "group", the
2104                                  * winner is the preferred nid.
2105                                  */
2106                                 nid = a;
2107                         }
2108                 }
2109                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2110                 if (!max_faults)
2111                         break;
2112                 nodes = max_group;
2113         }
2114         return nid;
2115 }
2116
2117 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2118 {
2119         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2120         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2121         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2122         unsigned long total_faults;
2123         u64 runtime, period;
2124         spinlock_t *group_lock = NULL;
2125
2126         /*
2127          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2128          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2129          * that the field is read in a single access:
2130          */
2131         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2132         if (p->numa_scan_seq == seq)
2133                 return;
2134         p->numa_scan_seq = seq;
2135         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2136
2137         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2138                        p->numa_faults_locality[1];
2139         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2140
2141         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2142         if (p->numa_group) {
2143                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2144                 spin_lock_irq(group_lock);
2145         }
2146
2147         /* Find the node with the highest number of faults */
2148         for_each_online_node(nid) {
2149                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2150                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2151                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2152                 int priv;
2153
2154                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2155                         long diff, f_diff, f_weight;
2156
2157                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2158                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2159                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2160                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2161
2162                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2163                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2164                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2165                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2166
2167                         /*
2168                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2169                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2170                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2171                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2172                          * faults are less important.
2173                          */
2174                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2175                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2176                                    (total_faults + 1);
2177                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2178                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2179
2180                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2181                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2182                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2183                         p->total_numa_faults += diff;
2184                         if (p->numa_group) {
2185                                 /*
2186                                  * safe because we can only change our own group
2187                                  *
2188                                  * mem_idx represents the offset for a given
2189                                  * nid and priv in a specific region because it
2190                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2191                                  */
2192                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2193                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2194                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2195                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2196                         }
2197                 }
2198
2199                 if (faults > max_faults) {
2200                         max_faults = faults;
2201                         max_nid = nid;
2202                 }
2203
2204                 if (group_faults > max_group_faults) {
2205                         max_group_faults = group_faults;
2206                         max_group_nid = nid;
2207                 }
2208         }
2209
2210         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2211
2212         if (p->numa_group) {
2213                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2214                 spin_unlock_irq(group_lock);
2215                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2216         }
2217
2218         if (max_faults) {
2219                 /* Set the new preferred node */
2220                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2221                         sched_setnuma(p, max_nid);
2222
2223                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2224                         numa_migrate_preferred(p);
2225         }
2226 }
2227
2228 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2229 {
2230         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2231 }
2232
2233 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2234 {
2235         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2236                 kfree_rcu(grp, rcu);
2237 }
2238
2239 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2240                         int *priv)
2241 {
2242         struct numa_group *grp, *my_grp;
2243         struct task_struct *tsk;
2244         bool join = false;
2245         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2246         int i;
2247
2248         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2249                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2250                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2251
2252                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2253                 if (!grp)
2254                         return;
2255
2256                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2257                 grp->active_nodes = 1;
2258                 grp->max_faults_cpu = 0;
2259                 spin_lock_init(&grp->lock);
2260                 grp->gid = p->pid;
2261                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2262                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2263                                                 nr_node_ids;
2264
2265                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2266                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2267
2268                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2269
2270                 grp->nr_tasks++;
2271                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2272         }
2273
2274         rcu_read_lock();
2275         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2276
2277         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2278                 goto no_join;
2279
2280         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2281         if (!grp)
2282                 goto no_join;
2283
2284         my_grp = p->numa_group;
2285         if (grp == my_grp)
2286                 goto no_join;
2287
2288         /*
2289          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2290          * the other task will join us.
2291          */
2292         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2293                 goto no_join;
2294
2295         /*
2296          * Tie-break on the grp address.
2297          */
2298         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2299                 goto no_join;
2300
2301         /* Always join threads in the same process. */
2302         if (tsk->mm == current->mm)
2303                 join = true;
2304
2305         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2306         if (flags & TNF_SHARED)
2307                 join = true;
2308
2309         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2310         *priv = !join;
2311
2312         if (join && !get_numa_group(grp))
2313                 goto no_join;
2314
2315         rcu_read_unlock();
2316
2317         if (!join)
2318                 return;
2319
2320         BUG_ON(irqs_disabled());
2321         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2322
2323         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2324                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2325                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2326         }
2327         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2328         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2329
2330         my_grp->nr_tasks--;
2331         grp->nr_tasks++;
2332
2333         spin_unlock(&my_grp->lock);
2334         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2335
2336         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2337
2338         put_numa_group(my_grp);
2339         return;
2340
2341 no_join:
2342         rcu_read_unlock();
2343         return;
2344 }
2345
2346 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2347 {
2348         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2349         void *numa_faults = p->numa_faults;
2350         unsigned long flags;
2351         int i;
2352
2353         if (grp) {
2354                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2355                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2356                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2357                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2358
2359                 grp->nr_tasks--;
2360                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2361                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2362                 put_numa_group(grp);
2363         }
2364
2365         p->numa_faults = NULL;
2366         kfree(numa_faults);
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2371  */
2372 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2373 {
2374         struct task_struct *p = current;
2375         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2376         int cpu_node = task_node(current);
2377         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2378         struct numa_group *ng;
2379         int priv;
2380
2381         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2382                 return;
2383
2384         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2385         if (!p->mm)
2386                 return;
2387
2388         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2389         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2390                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2391                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2392
2393                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2394                 if (!p->numa_faults)
2395                         return;
2396
2397                 p->total_numa_faults = 0;
2398                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2399         }
2400
2401         /*
2402          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2403          * to be private if the accessing pid has not changed
2404          */
2405         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2406                 priv = 1;
2407         } else {
2408                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2409                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2410                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2411         }
2412
2413         /*
2414          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2415          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2416          * actively using should be counted as local. This allows the
2417          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2418          */
2419         ng = p->numa_group;
2420         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2421                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2422                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2423                 local = 1;
2424
2425         task_numa_placement(p);
2426
2427         /*
2428          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2429          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2430          */
2431         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2432                 numa_migrate_preferred(p);
2433
2434         if (migrated)
2435                 p->numa_pages_migrated += pages;
2436         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2437                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2438
2439         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2440         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2441         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2442 }
2443
2444 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2445 {
2446         /*
2447          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2448          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2449          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2450          * much of an issue though, since this is just used for
2451          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2452          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2453          */
2454         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2455         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2456 }
2457
2458 /*
2459  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2460  * Triggered from task_tick_numa().
2461  */
2462 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2463 {
2464         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2465         struct task_struct *p = current;
2466         struct mm_struct *mm = p->mm;
2467         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2468         struct vm_area_struct *vma;
2469         unsigned long start, end;
2470         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2471         long pages, virtpages;
2472
2473         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2474
2475         work->next = work; /* protect against double add */
2476         /*
2477          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2478          *
2479          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2480          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2481          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2482          * work.
2483          */
2484         if (p->flags & PF_EXITING)
2485                 return;
2486
2487         if (!mm->numa_next_scan) {
2488                 mm->numa_next_scan = now +
2489                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2490         }
2491
2492         /*
2493          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2494          */
2495         migrate = mm->numa_next_scan;
2496         if (time_before(now, migrate))
2497                 return;
2498
2499         if (p->numa_scan_period == 0) {
2500                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2501                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2502         }
2503
2504         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2505         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2506                 return;
2507
2508         /*
2509          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2510          * the next time around.
2511          */
2512         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2513
2514         start = mm->numa_scan_offset;
2515         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2516         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2517         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2518         if (!pages)
2519                 return;
2520
2521
2522         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2523                 return;
2524         vma = find_vma(mm, start);
2525         if (!vma) {
2526                 reset_ptenuma_scan(p);
2527                 start = 0;
2528                 vma = mm->mmap;
2529         }
2530         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2531                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2532                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2533                         continue;
2534                 }
2535
2536                 /*
2537                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2538                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2539                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2540                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2541                  */
2542                 if (!vma->vm_mm ||
2543                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2544                         continue;
2545
2546                 /*
2547                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2548                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2549                  */
2550                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2551                         continue;
2552
2553                 do {
2554                         start = max(start, vma->vm_start);
2555                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2556                         end = min(end, vma->vm_end);
2557                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2558
2559                         /*
2560                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2561                          * hpages that have at least one present PTE that
2562                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2563                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2564                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2565                          * areas faster.
2566                          */
2567                         if (nr_pte_updates)
2568                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2569                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2570
2571                         start = end;
2572                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2573                                 goto out;
2574
2575                         cond_resched();
2576                 } while (end != vma->vm_end);
2577         }
2578
2579 out:
2580         /*
2581          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2582          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2583          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2584          * scanner to the start so check it now.
2585          */
2586         if (vma)
2587                 mm->numa_scan_offset = start;
2588         else
2589                 reset_ptenuma_scan(p);
2590         up_read(&mm->mmap_sem);
2591
2592         /*
2593          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2594          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2595          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2596          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2597          */
2598         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2599                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2600                 p->node_stamp += 32 * diff;
2601         }
2602 }
2603
2604 /*
2605  * Drive the periodic memory faults..
2606  */
2607 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2608 {
2609         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2610         u64 period, now;
2611
2612         /*
2613          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2614          */
2615         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2616                 return;
2617
2618         /*
2619          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2620          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2621          * task needs to have done some actual work before we bother with
2622          * NUMA placement.
2623          */
2624         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2625         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2626
2627         if (now > curr->node_stamp + period) {
2628                 if (!curr->node_stamp)
2629                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2630                 curr->node_stamp += period;
2631
2632                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2633                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2634                         task_work_add(curr, work, true);
2635                 }
2636         }
2637 }
2638
2639 #else
2640 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2641 {
2642 }
2643
2644 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2645 {
2646 }
2647
2648 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2649 {
2650 }
2651
2652 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2653
2654 static void
2655 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2656 {
2657         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2658         if (!parent_entity(se))
2659                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2660 #ifdef CONFIG_SMP
2661         if (entity_is_task(se)) {
2662                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2663
2664                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2665                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2666         }
2667 #endif
2668         cfs_rq->nr_running++;
2669 }
2670
2671 static void
2672 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2673 {
2674         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2675         if (!parent_entity(se))
2676                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2677 #ifdef CONFIG_SMP
2678         if (entity_is_task(se)) {
2679                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2680                 list_del_init(&se->group_node);
2681         }
2682 #endif
2683         cfs_rq->nr_running--;
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Signed add and clamp on underflow.
2688  *
2689  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2690  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2691  * values.
2692  */
2693 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2694         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2695         typeof(_val) val = (_val);                              \
2696         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2697                                                                 \
2698         res = var + val;                                        \
2699                                                                 \
2700         if (val < 0 && res > var)                               \
2701                 res = 0;                                        \
2702                                                                 \
2703         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2704 } while (0)
2705
2706 /*
2707  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2708  *
2709  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2710  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2711  * values.
2712  */
2713 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2714         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2715         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2716         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2717         res = var - val;                                        \
2718         if (res > var)                                          \
2719                 res = 0;                                        \
2720         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2721 } while (0)
2722
2723 #ifdef CONFIG_SMP
2724 /*
2725  * XXX we want to get rid of these helpers and use the full load resolution.
2726  */
2727 static inline long se_weight(struct sched_entity *se)
2728 {
2729         return scale_load_down(se->load.weight);
2730 }
2731
2732 static inline long se_runnable(struct sched_entity *se)
2733 {
2734         return scale_load_down(se->runnable_weight);
2735 }
2736
2737 static inline void
2738 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2739 {
2740         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2741
2742         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2743         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2744 }
2745
2746 static inline void
2747 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2748 {
2749         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2750
2751         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2752         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2753                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2754 }
2755
2756 static inline void
2757 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2758 {
2759         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2760         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2761 }
2762
2763 static inline void
2764 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2765 {
2766         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2767         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2768 }
2769 #else
2770 static inline void
2771 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2772 static inline void
2773 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2774 static inline void
2775 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2776 static inline void
2777 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2778 #endif
2779
2780 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2781                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2782 {
2783         if (se->on_rq) {
2784                 /* commit outstanding execution time */
2785                 if (cfs_rq->curr == se)
2786                         update_curr(cfs_rq);
2787                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2788                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2789         }
2790         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2791
2792         se->runnable_weight = runnable;
2793         update_load_set(&se->load, weight);
2794
2795 #ifdef CONFIG_SMP
2796         do {
2797                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2798
2799                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2800                 se->avg.runnable_load_avg =
2801                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2802         } while (0);
2803 #endif
2804
2805         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2806         if (se->on_rq) {
2807                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2808                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2809         }
2810 }
2811
2812 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2813 {
2814         struct sched_entity *se = &p->se;
2815         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2816         struct load_weight *load = &se->load;
2817         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2818
2819         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2820         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2821 }
2822
2823 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2824 # ifdef CONFIG_SMP
2825 /*
2826  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2827  * global sum we all love to hate.
2828  *
2829  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2830  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2831  *
2832  *                     tg->weight * grq->load.weight
2833  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2834  *                        \Sum grq->load.weight
2835  *
2836  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2837  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2838  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2839  *
2840  * So instead of the above, we substitute:
2841  *
2842  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2843  *
2844  * which yields the following:
2845  *
2846  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2847  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2848  *                              tg->load_avg
2849  *
2850  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2851  *
2852  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2853  *
2854  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2855  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2856  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2857  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2858  * yielding bad latency etc..
2859  *
2860  * Now, in that special case (1) reduces to:
2861  *
2862  *                     tg->weight * grq->load.weight
2863  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2864  *                          grp->load.weight
2865  *
2866  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2867  *
2868  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2869  * UP case, like:
2870  *
2871  *   ge->load.weight =
2872  *
2873  *              tg->weight * grq->load.weight
2874  *     ---------------------------------------------------         (5)
2875  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2876  *
2877  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2878  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2879  *
2880  *
2881  *                     tg->weight * grq->load.weight
2882  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2883  *                              tg_load_avg'
2884  *
2885  * Where:
2886  *
2887  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2888  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2889  *
2890  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2891  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2892  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2893  *
2894  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2895  *
2896  * hence icky!
2897  */
2898 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2899 {
2900         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2901         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2902
2903         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2904
2905         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2906
2907         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2908
2909         /* Ensure tg_weight >= load */
2910         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2911         tg_weight += load;
2912
2913         shares = (tg_shares * load);
2914         if (tg_weight)
2915                 shares /= tg_weight;
2916
2917         /*
2918          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2919          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2920          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2921          * the group on a CPU.
2922          *
2923          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2924          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2925          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2926          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2927          * instead of 0.
2928          */
2929         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2930 }
2931
2932 /*
2933  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2934  * the group entity weight calculated above.
2935  *
2936  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2937  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2938  * does not represent the runnable weight.
2939  *
2940  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2941  * runqueue:
2942  *
2943  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2944  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2945  *                                               grq->avg.load_avg
2946  *
2947  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2948  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2949  *
2950  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2951  *
2952  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2953  *              -----------------------------------------------------   (8)
2954  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2955  *
2956  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2957  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2958  */
2959 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2960 {
2961         long runnable, load_avg;
2962
2963         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2964                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2965
2966         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2967                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2968
2969         runnable *= shares;
2970         if (load_avg)
2971                 runnable /= load_avg;
2972
2973         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2974 }
2975 # endif /* CONFIG_SMP */
2976
2977 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2978
2979 /*
2980  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
2981  * runqueue.
2982  */
2983 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
2984 {
2985         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2986         long shares, runnable;
2987
2988         if (!gcfs_rq)
2989                 return;
2990
2991         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
2992                 return;
2993
2994 #ifndef CONFIG_SMP
2995         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
2996
2997         if (likely(se->load.weight == shares))
2998                 return;
2999 #else
3000         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3001         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3002 #endif
3003
3004         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3005 }
3006
3007 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3008 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3009 {
3010 }
3011 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3012
3013 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3014 {
3015         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3016
3017         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3018                 /*
3019                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3020                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3021                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3022                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3023                  * the next tick/schedule should update.
3024                  *
3025                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3026                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3027                  * number include things like RT tasks.
3028                  *
3029                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3030                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3031                  *
3032                  * See cpu_util().
3033                  */
3034                 cpufreq_update_util(rq, 0);
3035         }
3036 }
3037
3038 #ifdef CONFIG_SMP
3039 /*
3040  * Approximate:
3041  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
3042  */
3043 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
3044 {
3045         unsigned int local_n;
3046
3047         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
3048                 return 0;
3049
3050         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
3051         local_n = n;
3052
3053         /*
3054          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
3055          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
3056          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
3057          *
3058          * To achieve constant time decay_load.
3059          */
3060         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
3061                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
3062                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
3063         }
3064
3065         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
3066         return val;
3067 }
3068
3069 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
3070 {
3071         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
3072
3073         /*
3074          * c1 = d1 y^p
3075          */
3076         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
3077
3078         /*
3079          *            p-1
3080          * c2 = 1024 \Sum y^n
3081          *            n=1
3082          *
3083          *              inf        inf
3084          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
3085          *              n=0        n=p
3086          */
3087         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
3088
3089         return c1 + c2 + c3;
3090 }
3091
3092 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
3093
3094 /*
3095  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
3096  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
3097  * the remainder of the (incomplete) current period.
3098  *
3099  *           d1          d2           d3
3100  *           ^           ^            ^
3101  *           |           |            |
3102  *         |<->|<----------------->|<--->|
3103  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
3104  *
3105  *                           p-1
3106  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
3107  *                           n=1
3108  *
3109  *    = u y^p +                                 (Step 1)
3110  *
3111  *                     p-1
3112  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
3113  *                     n=1
3114  */
3115 static __always_inline u32
3116 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
3117                unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3118 {
3119         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
3120         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
3121         u64 periods;
3122
3123         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
3124         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
3125
3126         delta += sa->period_contrib;
3127         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
3128
3129         /*
3130          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
3131          */
3132         if (periods) {
3133                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
3134                 sa->runnable_load_sum =
3135                         decay_load(sa->runnable_load_sum, periods);
3136                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
3137
3138                 /*
3139                  * Step 2
3140                  */
3141                 delta %= 1024;
3142                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
3143                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
3144         }
3145         sa->period_contrib = delta;
3146
3147         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
3148         if (load)
3149                 sa->load_sum += load * contrib;
3150         if (runnable)
3151                 sa->runnable_load_sum += runnable * contrib;
3152         if (running)
3153                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
3154
3155         return periods;
3156 }
3157
3158 /*
3159  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
3160  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
3161  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
3162  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
3163  *
3164  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
3165  *      p0            p1           p2
3166  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
3167  *
3168  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
3169  *
3170  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
3171  * following representation of historical load:
3172  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
3173  *
3174  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
3175  *   y^32 = 0.5
3176  *
3177  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
3178  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
3179  * (u_0).
3180  *
3181  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
3182  * sum again by y is sufficient to update:
3183  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
3184  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
3185  */
3186 static __always_inline int
3187 ___update_load_sum(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
3188                   unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3189 {
3190         u64 delta;
3191
3192         delta = now - sa->last_update_time;
3193         /*
3194          * This should only happen when time goes backwards, which it
3195          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
3196          */
3197         if ((s64)delta < 0) {
3198                 sa->last_update_time = now;
3199                 return 0;
3200         }
3201
3202         /*
3203          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
3204          * approximation of 1us and fast to compute.
3205          */
3206         delta >>= 10;
3207         if (!delta)
3208                 return 0;
3209
3210         sa->last_update_time += delta << 10;
3211
3212         /*
3213          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3214          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3215          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3216          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3217          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3218          * this happens during idle_balance() which calls
3219          * update_blocked_averages()
3220          */
3221         if (!load)
3222                 runnable = running = 0;
3223
3224         /*
3225          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3226          * accrues by two steps:
3227          *
3228          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3229          * crossed period boundaries, finish.
3230          */
3231         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, load, runnable, running))
3232                 return 0;
3233
3234         return 1;
3235 }
3236
3237 static __always_inline void
3238 ___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)
3239 {
3240         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3241
3242         /*
3243          * Step 2: update *_avg.
3244          */
3245         sa->load_avg = div_u64(load * sa->load_sum, divider);
3246         sa->runnable_load_avg = div_u64(runnable * sa->runnable_load_sum, divider);
3247         sa->util_avg = sa->util_sum / divider;
3248 }
3249
3250 /*
3251  * sched_entity:
3252  *
3253  *   task:
3254  *     se_runnable() == se_weight()
3255  *
3256  *   group: [ see update_cfs_group() ]
3257  *     se_weight()   = tg->weight * grq->load_avg / tg->load_avg
3258  *     se_runnable() = se_weight(se) * grq->runnable_load_avg / grq->load_avg
3259  *
3260  *   load_sum := runnable_sum
3261  *   load_avg = se_weight(se) * runnable_avg
3262  *
3263  *   runnable_load_sum := runnable_sum
3264  *   runnable_load_avg = se_runnable(se) * runnable_avg
3265  *
3266  * XXX collapse load_sum and runnable_load_sum
3267  *
3268  * cfq_rs:
3269  *
3270  *   load_sum = \Sum se_weight(se) * se->avg.load_sum
3271  *   load_avg = \Sum se->avg.load_avg
3272  *
3273  *   runnable_load_sum = \Sum se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum
3274  *   runnable_load_avg = \Sum se->avg.runable_load_avg
3275  */
3276
3277 static int
3278 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3279 {
3280         if (entity_is_task(se))
3281                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3282
3283         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, 0, 0, 0)) {
3284                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3285                 return 1;
3286         }
3287
3288         return 0;
3289 }
3290
3291 static int
3292 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3293 {
3294         if (entity_is_task(se))
3295                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3296
3297         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, !!se->on_rq, !!se->on_rq,
3298                                 cfs_rq->curr == se)) {
3299
3300                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3301                 return 1;
3302         }
3303
3304         return 0;
3305 }
3306
3307 static int
3308 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3309 {
3310         if (___update_load_sum(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3311                                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3312                                 scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight),
3313                                 cfs_rq->curr != NULL)) {
3314
3315                 ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, 1);
3316                 return 1;
3317         }
3318
3319         return 0;
3320 }
3321
3322 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3323 /**
3324  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3325  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3326  * @force: update regardless of how small the difference
3327  *
3328  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3329  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3330  * considerations.
3331  *
3332  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3333  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3334  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3335  *
3336  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3337  */
3338 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3339 {
3340         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3341
3342         /*
3343          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3344          */
3345         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3346                 return;
3347
3348         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3349                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3350                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3351         }
3352 }
3353
3354 /*
3355  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3356  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3357  * including the state of rq->lock, should be made.
3358  */
3359 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3360                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3361 {
3362         u64 p_last_update_time;
3363         u64 n_last_update_time;
3364
3365         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3366                 return;
3367
3368         /*
3369          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3370          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3371          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3372          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3373          * the wakee more load sounds not bad.
3374          */
3375         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3376                 return;
3377
3378 #ifndef CONFIG_64BIT
3379         {
3380                 u64 p_last_update_time_copy;
3381                 u64 n_last_update_time_copy;
3382
3383                 do {
3384                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3385                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3386
3387                         smp_rmb();
3388
3389                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3390                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3391
3392                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3393                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3394         }
3395 #else
3396         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3397         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3398 #endif
3399         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3400         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3401 }
3402
3403
3404 /*
3405  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3406  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3407  * that for each group:
3408  *
3409  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3410  *
3411  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3412  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3413  *
3414  *
3415  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial (and still 'wrong') and
3416  * simply copies the running sum over.
3417  *
3418  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3419  *
3420  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3421  *
3422  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3423  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3424  *
3425  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.running_avg        (3)
3426  *
3427  * And per (1) we have:
3428  *
3429  *   ge->avg.running_avg == grq->avg.running_avg
3430  *
3431  * Which gives:
3432  *
3433  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3434  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3435  *                               grq->load.weight
3436  *
3437  * Except that is wrong!
3438  *
3439  * Because while for entities historical weight is not important and we
3440  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3441  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3442  *
3443  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3444  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3445  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3446  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3447  *
3448  * OK, so what then?
3449  *
3450  *
3451  * Another way to look at things is:
3452  *
3453  *   grq->avg.load_avg = \Sum se->avg.load_avg
3454  *
3455  * Therefore, per (2):
3456  *
3457  *   grq->avg.load_avg = \Sum se->load.weight * se->avg.runnable_avg
3458  *
3459  * And the very thing we're propagating is a change in that sum (someone
3460  * joined/left). So we can easily know the runnable change, which would be, per
3461  * (2) the already tracked se->load_avg divided by the corresponding
3462  * se->weight.
3463  *
3464  * Basically (4) but in differential form:
3465  *
3466  *   d(runnable_avg) += se->avg.load_avg / se->load.weight
3467  *                                                                 (5)
3468  *   ge->avg.load_avg += ge->load.weight * d(runnable_avg)
3469  */
3470
3471 static inline void
3472 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3473 {
3474         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3475
3476         /* Nothing to update */
3477         if (!delta)
3478                 return;
3479
3480         /* Set new sched_entity's utilization */
3481         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3482         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3483
3484         /* Update parent cfs_rq utilization */
3485         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3486         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3487 }
3488
3489 static inline void
3490 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3491 {
3492         long runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3493         long runnable_load_avg, load_avg;
3494         s64 runnable_load_sum, load_sum;
3495
3496         if (!runnable_sum)
3497                 return;
3498
3499         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3500
3501         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3502         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3503
3504         add_positive(&se->avg.load_sum, runnable_sum);
3505         add_positive(&se->avg.load_avg, load_avg);
3506
3507         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, load_avg);
3508         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, load_sum);
3509
3510         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3511         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3512
3513         add_positive(&se->avg.runnable_load_sum, runnable_sum);
3514         add_positive(&se->avg.runnable_load_avg, runnable_load_avg);
3515
3516         if (se->on_rq) {
3517                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, runnable_load_avg);
3518                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, runnable_load_sum);
3519         }
3520 }
3521
3522 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3523 {
3524         cfs_rq->propagate = 1;
3525         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3526 }
3527
3528 /* Update task and its cfs_rq load average */
3529 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3530 {
3531         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3532
3533         if (entity_is_task(se))
3534                 return 0;
3535
3536         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3537         if (!gcfs_rq->propagate)
3538                 return 0;
3539
3540         gcfs_rq->propagate = 0;
3541
3542         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3543
3544         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3545
3546         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3547         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3548
3549         return 1;
3550 }
3551
3552 /*
3553  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3554  * group_entity:
3555  */
3556 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3557 {
3558         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3559
3560         /*
3561          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3562          * decay it:
3563          */
3564         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3565                 return false;
3566
3567         /*
3568          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3569          * the utilization of the sched_entity:
3570          */
3571         if (gcfs_rq->propagate)
3572                 return false;
3573
3574         /*
3575          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3576          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3577          * waste of time to try to decay it:
3578          */
3579         return true;
3580 }
3581
3582 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3583
3584 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3585
3586 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3587 {
3588         return 0;
3589 }
3590
3591 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3592
3593 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3594
3595 /**
3596  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3597  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3598  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3599  *
3600  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3601  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3602  * post_init_entity_util_avg().
3603  *
3604  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3605  *
3606  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3607  *
3608  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3609  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3610  */
3611 static inline int
3612 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3613 {
3614         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3615         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3616         int decayed = 0;
3617
3618         if (cfs_rq->removed.nr) {
3619                 unsigned long r;
3620                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3621
3622                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3623                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3624                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3625                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3626                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3627                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3628
3629                 r = removed_load;
3630                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3631                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3632
3633                 r = removed_util;
3634                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3635                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3636
3637                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3638
3639                 decayed = 1;
3640         }
3641
3642         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3643
3644 #ifndef CONFIG_64BIT
3645         smp_wmb();
3646         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3647 #endif
3648
3649         if (decayed)
3650                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3651
3652         return decayed;
3653 }
3654
3655 /**
3656  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3657  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3658  * @se: sched_entity to attach
3659  *
3660  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3661  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3662  */
3663 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3664 {
3665         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3666
3667         /*
3668          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3669          * window because without that, really weird and wonderful things can
3670          * happen.
3671          *
3672          * XXX illustrate
3673          */
3674         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3675         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3676
3677         /*
3678          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3679          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3680          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3681          * _sum a little.
3682          */
3683         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3684
3685         se->avg.load_sum = divider;
3686         if (se_weight(se)) {
3687                 se->avg.load_sum =
3688                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3689         }
3690
3691         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3692
3693         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3694         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3695         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3696
3697         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3698
3699         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3700 }
3701
3702 /**
3703  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3704  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3705  * @se: sched_entity to detach
3706  *
3707  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3708  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3709  */
3710 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3711 {
3712         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3713         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3714         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3715
3716         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3717
3718         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3719 }
3720
3721 /*
3722  * Optional action to be done while updating the load average
3723  */
3724 #define UPDATE_TG       0x1
3725 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3726 #define DO_ATTACH       0x4
3727
3728 /* Update task and its cfs_rq load average */
3729 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3730 {
3731         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3732         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3733         int cpu = cpu_of(rq);
3734         int decayed;
3735
3736         /*
3737          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3738          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3739          */
3740         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3741                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3742
3743         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3744         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3745
3746         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3747
3748                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3749                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3750
3751         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3752                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3753 }
3754
3755 #ifndef CONFIG_64BIT
3756 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3757 {
3758         u64 last_update_time_copy;
3759         u64 last_update_time;
3760
3761         do {
3762                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3763                 smp_rmb();
3764                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3765         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3766
3767         return last_update_time;
3768 }
3769 #else
3770 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3771 {
3772         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3773 }
3774 #endif
3775
3776 /*
3777  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3778  * the previous rq.
3779  */
3780 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3781 {
3782         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3783         u64 last_update_time;
3784
3785         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3786         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3787 }
3788
3789 /*
3790  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3791  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3792  */
3793 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3794 {
3795         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3796         unsigned long flags;
3797
3798         /*
3799          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3800          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3801          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3802          *
3803          * Similarly for groups, they will have passed through
3804          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3805          * calls this.
3806          */
3807
3808         sync_entity_load_avg(se);
3809
3810         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3811         ++cfs_rq->removed.nr;
3812         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3813         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3814         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3815         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3816 }
3817
3818 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3819 {
3820         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3821 }
3822
3823 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3824 {
3825         return cfs_rq->avg.load_avg;
3826 }
3827
3828 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3829
3830 #else /* CONFIG_SMP */
3831
3832 static inline int
3833 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3834 {
3835         return 0;
3836 }
3837
3838 #define UPDATE_TG       0x0
3839 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3840 #define DO_ATTACH       0x0
3841
3842 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3843 {
3844         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3845 }
3846
3847 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3848
3849 static inline void
3850 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3851 static inline void
3852 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3853
3854 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3855 {
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 #endif /* CONFIG_SMP */
3860
3861 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3862 {
3863 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3864         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3865
3866         if (d < 0)
3867                 d = -d;
3868
3869         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3870                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3871 #endif
3872 }
3873
3874 static void
3875 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3876 {
3877         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3878
3879         /*
3880          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3881          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3882          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3883          * stays open at the end.
3884          */
3885         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3886                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3887
3888         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3889         if (!initial) {
3890                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3891
3892                 /*
3893                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3894                  * for a gentler effect of sleepers:
3895                  */
3896                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3897                         thresh >>= 1;
3898
3899                 vruntime -= thresh;
3900         }
3901
3902         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3903         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3904 }
3905
3906 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3907
3908 static inline void check_schedstat_required(void)
3909 {
3910 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3911         if (schedstat_enabled())
3912                 return;
3913
3914         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3915         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3916                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3917                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3918                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3919                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3920                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3921                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3922                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3923                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3924         }
3925 #endif
3926 }
3927
3928
3929 /*
3930  * MIGRATION
3931  *
3932  *      dequeue
3933  *        update_curr()
3934  *          update_min_vruntime()
3935  *        vruntime -= min_vruntime
3936  *
3937  *      enqueue
3938  *        update_curr()
3939  *          update_min_vruntime()
3940  *        vruntime += min_vruntime
3941  *
3942  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3943  * min_vruntime are up-to-date.
3944  *
3945  * WAKEUP (remote)
3946  *
3947  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3948  *        vruntime -= min_vruntime
3949  *
3950  *      enqueue
3951  *        update_curr()
3952  *          update_min_vruntime()
3953  *        vruntime += min_vruntime
3954  *
3955  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3956  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3957  */
3958
3959 static void
3960 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3961 {
3962         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3963         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3964
3965         /*
3966          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3967          * update_curr().
3968          */
3969         if (renorm && curr)
3970                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3971
3972         update_curr(cfs_rq);
3973
3974         /*
3975          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3976          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3977          * placed in the past could significantly boost this task to the
3978          * fairness detriment of existing tasks.
3979          */
3980         if (renorm && !curr)
3981                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3982
3983         /*
3984          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3985          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3986          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3987          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3988          *     its group cfs_rq
3989          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3990          */
3991         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3992         update_cfs_group(se);
3993         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3994         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3995
3996         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3997                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3998
3999         check_schedstat_required();
4000         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4001         check_spread(cfs_rq, se);
4002         if (!curr)
4003                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4004         se->on_rq = 1;
4005
4006         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4007                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4008                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4009         }
4010 }
4011
4012 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4013 {
4014         for_each_sched_entity(se) {
4015                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4016                 if (cfs_rq->last != se)
4017                         break;
4018
4019                 cfs_rq->last = NULL;
4020         }
4021 }
4022
4023 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4024 {
4025         for_each_sched_entity(se) {
4026                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4027                 if (cfs_rq->next != se)
4028                         break;
4029
4030                 cfs_rq->next = NULL;
4031         }
4032 }
4033
4034 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4035 {
4036         for_each_sched_entity(se) {
4037                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4038                 if (cfs_rq->skip != se)
4039                         break;
4040
4041                 cfs_rq->skip = NULL;
4042         }
4043 }
4044
4045 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4046 {
4047         if (cfs_rq->last == se)
4048                 __clear_buddies_last(se);
4049
4050         if (cfs_rq->next == se)
4051                 __clear_buddies_next(se);
4052
4053         if (cfs_rq->skip == se)
4054                 __clear_buddies_skip(se);
4055 }
4056
4057 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4058
4059 static void
4060 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4061 {
4062         /*
4063          * Update run-time statistics of the 'current'.
4064          */
4065         update_curr(cfs_rq);
4066
4067         /*
4068          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4069          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4070          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4071          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4072          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4073          *     of its group cfs_rq.
4074          */
4075         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4076         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4077
4078         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4079
4080         clear_buddies(cfs_rq, se);
4081
4082         if (se != cfs_rq->curr)
4083                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4084         se->on_rq = 0;
4085         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4086
4087         /*
4088          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4089          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4090          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4091          * can move min_vruntime forward still more.
4092          */
4093         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4094                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4095
4096         /* return excess runtime on last dequeue */
4097         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4098
4099         update_cfs_group(se);
4100
4101         /*
4102          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4103          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4104          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4105          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4106          */
4107         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
4108                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4109 }
4110
4111 /*
4112  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4113  */
4114 static void
4115 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4116 {
4117         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4118         struct sched_entity *se;
4119         s64 delta;
4120
4121         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4122         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4123         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4124                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4125                 /*
4126                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4127                  * re-elected due to buddy favours.
4128                  */
4129                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4130                 return;
4131         }
4132
4133         /*
4134          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4135          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4136          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4137          */
4138         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4139                 return;
4140
4141         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4142         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4143
4144         if (delta < 0)
4145                 return;
4146
4147         if (delta > ideal_runtime)
4148                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4149 }
4150
4151 static void
4152 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4153 {
4154         /* 'current' is not kept within the tree. */
4155         if (se->on_rq) {
4156                 /*
4157                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4158                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4159                  * runqueue.
4160                  */
4161                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4162                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4163                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4164         }
4165
4166         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4167         cfs_rq->curr = se;
4168
4169         /*
4170          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4171          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4172          * when there are only lesser-weight tasks around):
4173          */
4174         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4175                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4176                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4177                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4178         }
4179
4180         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4181 }
4182
4183 static int
4184 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4185
4186 /*
4187  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4188  * 1) keep things fair between processes/task groups
4189  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4190  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4191  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4192  */
4193 static struct sched_entity *
4194 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4195 {
4196         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4197         struct sched_entity *se;
4198
4199         /*
4200          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4201          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4202          */
4203         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4204                 left = curr;
4205
4206         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4207
4208         /*
4209          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4210          * be done without getting too unfair.
4211          */
4212         if (cfs_rq->skip == se) {
4213                 struct sched_entity *second;
4214
4215                 if (se == curr) {
4216                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4217                 } else {
4218                         second = __pick_next_entity(se);
4219                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4220                                 second = curr;
4221                 }
4222
4223                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4224                         se = second;
4225         }
4226
4227         /*
4228          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4229          */
4230         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4231                 se = cfs_rq->last;
4232
4233         /*
4234          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4235          */
4236         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4237                 se = cfs_rq->next;
4238
4239         clear_buddies(cfs_rq, se);
4240
4241         return se;
4242 }
4243
4244 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4245
4246 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4247 {
4248         /*
4249          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4250          * was not called and update_curr() has to be done:
4251          */
4252         if (prev->on_rq)
4253                 update_curr(cfs_rq);
4254
4255         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4256         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4257
4258         check_spread(cfs_rq, prev);
4259
4260         if (prev->on_rq) {
4261                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4262                 /* Put 'current' back into the tree. */
4263                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4264                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4265                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4266         }
4267         cfs_rq->curr = NULL;
4268 }
4269
4270 static void
4271 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4272 {
4273         /*
4274          * Update run-time statistics of the 'current'.
4275          */
4276         update_curr(cfs_rq);
4277
4278         /*
4279          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4280          */
4281         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4282         update_cfs_group(curr);
4283
4284 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4285         /*
4286          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4287          * validating it and just reschedule.
4288          */
4289         if (queued) {
4290                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4291                 return;
4292         }
4293         /*
4294          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4295          */
4296         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4297                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4298                 return;
4299 #endif
4300
4301         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4302                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4303 }
4304
4305
4306 /**************************************************
4307  * CFS bandwidth control machinery
4308  */
4309
4310 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4311
4312 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4313 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4314
4315 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4316 {
4317         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4318 }
4319
4320 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4321 {
4322         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
4323 }
4324
4325 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4326 {
4327         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
4328 }
4329 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4330 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4331 {
4332         return true;
4333 }
4334
4335 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4336 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4337 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4338
4339 /*
4340  * default period for cfs group bandwidth.
4341  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4342  */
4343 static inline u64 default_cfs_period(void)
4344 {
4345         return 100000000ULL;
4346 }
4347
4348 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4349 {
4350         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4351 }
4352
4353 /*
4354  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4355  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4356  * additional synchronization around rq->lock.
4357  *
4358  * requires cfs_b->lock
4359  */
4360 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4361 {
4362         u64 now;
4363
4364         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4365                 return;
4366
4367         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4368         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4369         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4370 }
4371
4372 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4373 {
4374         return &tg->cfs_bandwidth;
4375 }
4376
4377 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4378 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4379 {
4380         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4381                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4382
4383         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4384 }
4385
4386 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4387 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4388 {
4389         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4390         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4391         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4392
4393         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4394         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4395
4396         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4397         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4398                 amount = min_amount;
4399         else {
4400                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4401
4402                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4403                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4404                         cfs_b->runtime -= amount;
4405                         cfs_b->idle = 0;
4406                 }
4407         }
4408         expires = cfs_b->runtime_expires;
4409         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4410
4411         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4412         /*
4413          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4414          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4415          * issued.
4416          */
4417         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4418                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4419
4420         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4421 }
4422
4423 /*
4424  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4425  * fact that rq->clock snapshots this value.
4426  */
4427 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4428 {
4429         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4430
4431         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4432         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4433                 return;
4434
4435         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4436                 return;
4437
4438         /*
4439          * If the local deadline has passed we have to consider the
4440          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4441          * has not truly expired.
4442          *
4443          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4444          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4445          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4446          * exact equality, so a partial write will still work.
4447          */
4448
4449         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4450                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4451                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4452         } else {
4453                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4454                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4455         }
4456 }
4457
4458 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4459 {
4460         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4461         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4462         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4463
4464         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4465                 return;
4466
4467         /*
4468          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4469          * hierarchy can be throttled
4470          */
4471         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4472                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4473 }
4474
4475 static __always_inline
4476 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4477 {
4478         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4479                 return;
4480
4481         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4482 }
4483
4484 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4485 {
4486         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4487 }
4488
4489 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4490 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4491 {
4492         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4493 }
4494
4495 /*
4496  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4497  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4498  * load-balance operations.
4499  */
4500 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4501                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4502 {
4503         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4504
4505         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4506         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4507
4508         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4509                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4510 }
4511
4512 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4513 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4514 {
4515         struct rq *rq = data;
4516         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4517
4518         cfs_rq->throttle_count--;
4519         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4520                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4521                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4522                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4523         }
4524
4525         return 0;
4526 }
4527
4528 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4529 {
4530         struct rq *rq = data;
4531         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4532
4533         /* group is entering throttled state, stop time */
4534         if (!cfs_rq->throttle_count)
4535                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4536         cfs_rq->throttle_count++;
4537
4538         return 0;
4539 }
4540
4541 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4542 {
4543         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4544         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4545         struct sched_entity *se;
4546         long task_delta, dequeue = 1;
4547         bool empty;
4548
4549         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4550
4551         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4552         rcu_read_lock();
4553         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4554         rcu_read_unlock();
4555
4556         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4557         for_each_sched_entity(se) {
4558                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4559                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4560                 if (!se->on_rq)
4561                         break;
4562
4563                 if (dequeue)
4564                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4565                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4566
4567                 if (qcfs_rq->load.weight)
4568                         dequeue = 0;
4569         }
4570
4571         if (!se)
4572                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4573
4574         cfs_rq->throttled = 1;
4575         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4576         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4577         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4578
4579         /*
4580          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4581          * distribute_cfs_runtime will not see us
4582          */
4583         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4584
4585         /*
4586          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4587          * timer is running.
4588          */
4589         if (empty)
4590                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4591
4592         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4593 }
4594
4595 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4596 {
4597         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4598         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4599         struct sched_entity *se;
4600         int enqueue = 1;
4601         long task_delta;
4602
4603         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4604
4605         cfs_rq->throttled = 0;
4606
4607         update_rq_clock(rq);
4608
4609         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4610         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4611         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4612         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4613
4614         /* update hierarchical throttle state */
4615         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4616
4617         if (!cfs_rq->load.weight)
4618                 return;
4619
4620         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4621         for_each_sched_entity(se) {
4622                 if (se->on_rq)
4623                         enqueue = 0;
4624
4625                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4626                 if (enqueue)
4627                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4628                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4629
4630                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4631                         break;
4632         }
4633
4634         if (!se)
4635                 add_nr_running(rq, task_delta);
4636
4637         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4638         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4639                 resched_curr(rq);
4640 }
4641
4642 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4643                 u64 remaining, u64 expires)
4644 {
4645         struct cfs_rq *cfs_rq;
4646         u64 runtime;
4647         u64 starting_runtime = remaining;
4648
4649         rcu_read_lock();
4650         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4651                                 throttled_list) {
4652                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4653                 struct rq_flags rf;
4654
4655                 rq_lock(rq, &rf);
4656                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4657                         goto next;
4658
4659                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4660                 if (runtime > remaining)
4661                         runtime = remaining;
4662                 remaining -= runtime;
4663
4664                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4665                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4666
4667                 /* we check whether we're throttled above */
4668                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4669                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4670
4671 next:
4672                 rq_unlock(rq, &rf);
4673
4674                 if (!remaining)
4675                         break;
4676         }
4677         rcu_read_unlock();
4678
4679         return starting_runtime - remaining;
4680 }
4681
4682 /*
4683  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4684  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4685  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4686  * used to track this state.
4687  */
4688 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4689 {
4690         u64 runtime, runtime_expires;
4691         int throttled;
4692
4693         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4694         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4695                 goto out_deactivate;
4696
4697         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4698         cfs_b->nr_periods += overrun;
4699
4700         /*
4701          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4702          * we're going inactive then everything else can be deferred
4703          */
4704         if (cfs_b->idle && !throttled)
4705                 goto out_deactivate;
4706
4707         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4708
4709         if (!throttled) {
4710                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4711                 cfs_b->idle = 1;
4712                 return 0;
4713         }
4714
4715         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4716         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4717
4718         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4719
4720         /*
4721          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4722          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4723          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4724          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4725          * only by limited amounts in that extreme case.
4726          */
4727         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4728                 runtime = cfs_b->runtime;
4729                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4730                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4731                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4732                                                  runtime_expires);
4733                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4734
4735                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4736
4737                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4738         }
4739
4740         /*
4741          * While we are ensured activity in the period following an
4742          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4743          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4744          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4745          */
4746         cfs_b->idle = 0;
4747
4748         return 0;
4749
4750 out_deactivate:
4751         return 1;
4752 }
4753
4754 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4755 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4756 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4757 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4758 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4759 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4760
4761 /*
4762  * Are we near the end of the current quota period?
4763  *
4764  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4765  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4766  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4767  */
4768 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4769 {
4770         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4771         u64 remaining;
4772
4773         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4774         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4775                 return 1;
4776
4777         /* is a quota refresh about to occur? */
4778         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4779         if (remaining < min_expire)
4780                 return 1;
4781
4782         return 0;
4783 }
4784
4785 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4786 {
4787         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4788
4789         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4790         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4791                 return;
4792
4793         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4794                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4795                         HRTIMER_MODE_REL);
4796 }
4797
4798 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4799 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4800 {
4801         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4802         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4803
4804         if (slack_runtime <= 0)
4805                 return;
4806
4807         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4808         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4809             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4810                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4811
4812                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4813                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4814                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4815                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4816         }
4817         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4818
4819         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4820         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4821 }
4822
4823 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4824 {
4825         if (!cfs_bandwidth_used())
4826                 return;
4827
4828         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4829                 return;
4830
4831         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4832 }
4833
4834 /*
4835  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4836  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4837  */
4838 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4839 {
4840         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4841         u64 expires;
4842
4843         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4844         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4845         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4846                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4847                 return;
4848         }
4849
4850         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4851                 runtime = cfs_b->runtime;
4852
4853         expires = cfs_b->runtime_expires;
4854         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4855
4856         if (!runtime)
4857                 return;
4858
4859         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4860
4861         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4862         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4863                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4864         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4865 }
4866
4867 /*
4868  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4869  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4870  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4871  */
4872 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4873 {
4874         if (!cfs_bandwidth_used())
4875                 return;
4876
4877         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4878         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4879                 return;
4880
4881         /* ensure the group is not already throttled */
4882         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4883                 return;
4884
4885         /* update runtime allocation */
4886         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4887         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4888                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4889 }
4890
4891 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4892 {
4893         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4894
4895         if (!cfs_bandwidth_used())
4896                 return;
4897
4898         if (!tg->parent)
4899                 return;
4900
4901         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4902         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4903
4904         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4905         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4906 }
4907
4908 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4909 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4910 {
4911         if (!cfs_bandwidth_used())
4912                 return false;
4913
4914         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4915                 return false;
4916
4917         /*
4918          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4919          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4920          */
4921         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4922                 return true;
4923
4924         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4925         return true;
4926 }
4927
4928 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4929 {
4930         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4931                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4932
4933         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4934
4935         return HRTIMER_NORESTART;
4936 }
4937
4938 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4939 {
4940         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4941                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4942         int overrun;
4943         int idle = 0;
4944
4945         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4946         for (;;) {
4947                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4948                 if (!overrun)
4949                         break;
4950
4951                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4952         }
4953         if (idle)
4954                 cfs_b->period_active = 0;
4955         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4956
4957         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4958 }
4959
4960 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4961 {
4962         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4963         cfs_b->runtime = 0;
4964         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4965         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4966
4967         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4968         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4969         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4970         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4971         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4972 }
4973
4974 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4975 {
4976         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4977         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4978 }
4979
4980 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4981 {
4982         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4983
4984         if (!cfs_b->period_active) {
4985                 cfs_b->period_active = 1;
4986                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4987                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4988         }
4989 }
4990
4991 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4992 {
4993         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4994         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4995                 return;
4996
4997         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4998         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4999 }
5000
5001 /*
5002  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5003  *
5004  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5005  * bits doesn't do much.
5006  */
5007
5008 /* cpu online calback */
5009 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5010 {
5011         struct task_group *tg;
5012
5013         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5014
5015         rcu_read_lock();
5016         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5017                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5018                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5019
5020                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5021                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5022                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5023         }
5024         rcu_read_unlock();
5025 }
5026
5027 /* cpu offline callback */
5028 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5029 {
5030         struct task_group *tg;
5031
5032         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5033
5034         rcu_read_lock();
5035         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5036                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5037
5038                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5039                         continue;
5040
5041                 /*
5042                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5043                  * there's some valid quota amount
5044                  */
5045                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5046                 /*
5047                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
5048                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5049                  */
5050                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5051
5052                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5053                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5054         }
5055         rcu_read_unlock();
5056 }
5057
5058 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5059 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5060 {
5061         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5062 }
5063
5064 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5065 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5066 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5067 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5068 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5069
5070 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5071 {
5072         return 0;
5073 }
5074
5075 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5076 {
5077         return 0;
5078 }
5079
5080 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5081                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5082 {
5083         return 0;
5084 }
5085
5086 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5087
5088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5089 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5090 #endif
5091
5092 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5093 {
5094         return NULL;
5095 }
5096 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5097 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5098 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5099
5100 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5101
5102 /**************************************************
5103  * CFS operations on tasks:
5104  */
5105
5106 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5107 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5108 {
5109         struct sched_entity *se = &p->se;
5110         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5111
5112         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5113
5114         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5115                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5116                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5117                 s64 delta = slice - ran;
5118
5119                 if (delta < 0) {
5120                         if (rq->curr == p)
5121                                 resched_curr(rq);
5122                         return;
5123                 }
5124                 hrtick_start(rq, delta);
5125         }
5126 }
5127
5128 /*
5129  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5130  * current task is from our class and nr_running is low enough
5131  * to matter.
5132  */
5133 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5134 {
5135         struct task_struct *curr = rq->curr;
5136
5137         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5138                 return;
5139
5140         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5141                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5142 }
5143 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5144 static inline void
5145 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5146 {
5147 }
5148
5149 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5150 {
5151 }
5152 #endif
5153
5154 /*
5155  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5156  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5157  * then put the task into the rbtree:
5158  */
5159 static void
5160 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5161 {
5162         struct cfs_rq *cfs_rq;
5163         struct sched_entity *se = &p->se;
5164
5165         /*
5166          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5167          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5168          * passed.
5169          */
5170         if (p->in_iowait)
5171                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5172
5173         for_each_sched_entity(se) {
5174                 if (se->on_rq)
5175                         break;
5176                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5177                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5178
5179                 /*
5180                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5181                  *
5182                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5183                  * post the final h_nr_running increment below.
5184                  */
5185                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5186                         break;
5187                 cfs_rq->h_nr_running++;
5188
5189                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5190         }
5191
5192         for_each_sched_entity(se) {
5193                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5194                 cfs_rq->h_nr_running++;
5195
5196                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5197                         break;
5198
5199                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5200                 update_cfs_group(se);
5201         }
5202
5203         if (!se)
5204                 add_nr_running(rq, 1);
5205
5206         hrtick_update(rq);
5207 }
5208
5209 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5210
5211 /*
5212  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5213  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5214  * update the fair scheduling stats:
5215  */
5216 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5217 {
5218         struct cfs_rq *cfs_rq;
5219         struct sched_entity *se = &p->se;
5220         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5221
5222         for_each_sched_entity(se) {
5223                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5224                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5225
5226                 /*
5227                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5228                  *
5229                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5230                  * post the final h_nr_running decrement below.
5231                 */
5232                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5233                         break;
5234                 cfs_rq->h_nr_running--;
5235
5236                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5237                 if (cfs_rq->load.weight) {
5238                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5239                         se = parent_entity(se);
5240                         /*
5241                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5242                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5243                          */
5244                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5245                                 set_next_buddy(se);
5246                         break;
5247                 }
5248                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5249         }
5250
5251         for_each_sched_entity(se) {
5252                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5253                 cfs_rq->h_nr_running--;
5254
5255                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5256                         break;
5257
5258                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5259                 update_cfs_group(se);
5260         }
5261
5262         if (!se)
5263                 sub_nr_running(rq, 1);
5264
5265         hrtick_update(rq);
5266 }
5267
5268 #ifdef CONFIG_SMP
5269
5270 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5271 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5272 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5273
5274 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5275 /*
5276  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5277  */
5278
5279 /*
5280  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5281  *
5282  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5283  *
5284  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5285  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
5286  *
5287  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5288  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5289  *
5290  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5291  *
5292  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5293  *
5294  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5295  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5296  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5297  * fixed_power_int())
5298  *
5299  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5300  */
5301 #define DEGRADE_SHIFT           7
5302
5303 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5304 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5305         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5306         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5307         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5308         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5309         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5310 };
5311
5312 /*
5313  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5314  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5315  * adding any new load.
5316  */
5317 static unsigned long
5318 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5319 {
5320         int j = 0;
5321
5322         if (!missed_updates)
5323                 return load;
5324
5325         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5326                 return 0;
5327
5328         if (idx == 1)
5329                 return load >> missed_updates;
5330
5331         while (missed_updates) {
5332                 if (missed_updates % 2)
5333                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5334
5335                 missed_updates >>= 1;
5336                 j++;
5337         }
5338         return load;
5339 }
5340 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5341
5342 /**
5343  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5344  * @this_rq: The rq to update statistics for
5345  * @this_load: The current load
5346  * @pending_updates: The number of missed updates
5347  *
5348  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5349  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5350  *
5351  * This function computes a decaying average:
5352  *
5353  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5354  *
5355  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5356  * the @pending_updates argument.
5357  *
5358  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5359  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5360  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5361  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5362  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5363  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5364  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5365  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5366  *
5367  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5368  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5369  *
5370  * For regular NOHZ, this reduces to:
5371  *
5372  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5373  *
5374  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5375  * term.
5376  */
5377 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5378                             unsigned long pending_updates)
5379 {
5380         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5381         int i, scale;
5382
5383         this_rq->nr_load_updates++;
5384
5385         /* Update our load: */
5386         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5387         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5388                 unsigned long old_load, new_load;
5389
5390                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5391
5392                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5393 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5394                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5395                 if (tickless_load) {
5396                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5397                         /*
5398                          * old_load can never be a negative value because a
5399                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5400                          * original tickless_load.
5401                          */
5402                         old_load += tickless_load;
5403                 }
5404 #endif
5405                 new_load = this_load;
5406                 /*
5407                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5408                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5409                  * example.
5410                  */
5411                 if (new_load > old_load)
5412                         new_load += scale - 1;
5413
5414                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5415         }
5416
5417         sched_avg_update(this_rq);
5418 }
5419
5420 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5421 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5422 {
5423         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5424 }
5425
5426 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5427 /*
5428  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5429  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5430  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5431  *
5432  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5433  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5434  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5435  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5436  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5437  *
5438  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5439  */
5440
5441 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5442                                  unsigned long curr_jiffies,
5443                                  unsigned long load)
5444 {
5445         unsigned long pending_updates;
5446
5447         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5448         if (pending_updates) {
5449                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5450                 /*
5451                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5452                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5453                  * its weighted load.
5454                  */
5455                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5456         }
5457 }
5458
5459 /*
5460  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5461  * idle balance.
5462  */
5463 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5464 {
5465         /*
5466          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5467          */
5468         if (weighted_cpuload(this_rq))
5469                 return;
5470
5471         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5472 }
5473
5474 /*
5475  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5476  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5477  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5478  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5479  */
5480 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5481 {
5482         struct rq *this_rq = this_rq();
5483
5484         /*
5485          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5486          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5487          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5488          */
5489         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5490 }
5491
5492 /*
5493  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5494  */
5495 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5496 {
5497         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5498         struct rq *this_rq = this_rq();
5499         unsigned long load;
5500         struct rq_flags rf;
5501
5502         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5503                 return;
5504
5505         load = weighted_cpuload(this_rq);
5506         rq_lock(this_rq, &rf);
5507         update_rq_clock(this_rq);
5508         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5509         rq_unlock(this_rq, &rf);
5510 }
5511 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5512 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5513                                         unsigned long curr_jiffies,
5514                                         unsigned long load) { }
5515 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5516
5517 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5518 {
5519 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5520         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5521         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5522 #endif
5523         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5524 }
5525
5526 /*
5527  * Called from scheduler_tick()
5528  */
5529 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5530 {
5531         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5532
5533         if (tick_nohz_tick_stopped())
5534                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5535         else
5536                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5537 }
5538
5539 /*
5540  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5541  * according to the scheduling class and "nice" value.
5542  *
5543  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5544  * balance conservatively.
5545  */
5546 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5547 {
5548         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5549         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5550
5551         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5552                 return total;
5553
5554         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5555 }
5556
5557 /*
5558  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5559  * according to the scheduling class and "nice" value.
5560  */
5561 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5562 {
5563         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5564         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5565
5566         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5567                 return total;
5568
5569         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5570 }
5571
5572 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5573 {
5574         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5575 }
5576
5577 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5578 {
5579         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5580 }
5581
5582 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5583 {
5584         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5585         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5586         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5587
5588         if (nr_running)
5589                 return load_avg / nr_running;
5590
5591         return 0;
5592 }
5593
5594 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5595 {
5596         /*
5597          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5598          * jiffy will not have built up many flips.
5599          */
5600         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5601                 current->wakee_flips >>= 1;
5602                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5603         }
5604
5605         if (current->last_wakee != p) {
5606                 current->last_wakee = p;
5607                 current->wakee_flips++;
5608         }
5609 }
5610
5611 /*
5612  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5613  *
5614  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5615  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5616  *
5617  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5618  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5619  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5620  *
5621  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5622  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5623  *
5624  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5625  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5626  * socket size.
5627  */
5628 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5629 {
5630         unsigned int master = current->wakee_flips;
5631         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5632         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5633
5634         if (master < slave)
5635                 swap(master, slave);
5636         if (slave < factor || master < slave * factor)
5637                 return 0;
5638         return 1;
5639 }
5640
5641 /*
5642  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5643  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5644  * CPU.
5645  *
5646  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is (or
5647  *                      will be) idle.
5648  *
5649  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5650  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5651  *                        for the overloaded case.
5652  */
5653
5654 static bool
5655 wake_affine_idle(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5656                  int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5657 {
5658         if (idle_cpu(this_cpu))
5659                 return true;
5660
5661         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5662                 return true;
5663
5664         return false;
5665 }
5666
5667 static bool
5668 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5669                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5670 {
5671         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5672         unsigned long task_load;
5673
5674         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5675         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5676
5677         if (sync) {
5678                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5679
5680                 if (current_load > this_eff_load)
5681                         return true;
5682
5683                 this_eff_load -= current_load;
5684         }
5685
5686         task_load = task_h_load(p);
5687
5688         this_eff_load += task_load;
5689         if (sched_feat(WA_BIAS))
5690                 this_eff_load *= 100;
5691         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5692
5693         prev_eff_load -= task_load;
5694         if (sched_feat(WA_BIAS))
5695                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5696         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5697
5698         return this_eff_load <= prev_eff_load;
5699 }
5700
5701 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5702                        int prev_cpu, int sync)
5703 {
5704         int this_cpu = smp_processor_id();
5705         bool affine = false;
5706
5707         if (sched_feat(WA_IDLE) && !affine)
5708                 affine = wake_affine_idle(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5709
5710         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && !affine)
5711                 affine = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5712
5713         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5714         if (affine) {
5715                 schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5716                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5717         }
5718
5719         return affine;
5720 }
5721
5722 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5723 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5724
5725 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5726 {
5727         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5728 }
5729
5730 /*
5731  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5732  * domain.
5733  */
5734 static struct sched_group *
5735 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5736                   int this_cpu, int sd_flag)
5737 {
5738         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5739         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5740         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5741         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5742         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5743         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5744         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5745         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5746                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5747
5748         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5749                 load_idx = sd->wake_idx;
5750
5751         do {
5752                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5753                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5754                 int local_group;
5755                 int i;
5756
5757                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5758                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5759                                         &p->cpus_allowed))
5760                         continue;
5761
5762                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5763                                                sched_group_span(group));
5764
5765                 /*
5766                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5767                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5768                  */
5769                 avg_load = 0;
5770                 runnable_load = 0;
5771                 max_spare_cap = 0;
5772
5773                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5774                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5775                         if (local_group)
5776                                 load = source_load(i, load_idx);
5777                         else
5778                                 load = target_load(i, load_idx);
5779
5780                         runnable_load += load;
5781
5782                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5783
5784                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5785
5786                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5787                                 max_spare_cap = spare_cap;
5788                 }
5789
5790                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5791                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5792                                         group->sgc->capacity;
5793                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5794                                         group->sgc->capacity;
5795
5796                 if (local_group) {
5797                         this_runnable_load = runnable_load;
5798                         this_avg_load = avg_load;
5799                         this_spare = max_spare_cap;
5800                 } else {
5801                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5802                                 /*
5803                                  * The runnable load is significantly smaller
5804                                  * so we can pick this new cpu
5805                                  */
5806                                 min_runnable_load = runnable_load;
5807                                 min_avg_load = avg_load;
5808                                 idlest = group;
5809                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5810                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5811                                 /*
5812                                  * The runnable loads are close so take the
5813                                  * blocked load into account through avg_load.
5814                                  */
5815                                 min_avg_load = avg_load;
5816                                 idlest = group;
5817                         }
5818
5819                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5820                                 most_spare = max_spare_cap;
5821                                 most_spare_sg = group;
5822                         }
5823                 }
5824         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5825
5826         /*
5827          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5828          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5829          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5830          * so we allow for some task stuffing by using
5831          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5832          *
5833          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5834          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5835          * utilization.
5836          */
5837         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5838                 goto skip_spare;
5839
5840         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5841             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5842                 return NULL;
5843
5844         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5845                 return most_spare_sg;
5846
5847 skip_spare:
5848         if (!idlest)
5849                 return NULL;
5850
5851         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5852                 return NULL;
5853
5854         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5855              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5856                 return NULL;
5857
5858         return idlest;
5859 }
5860
5861 /*
5862  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5863  */
5864 static int
5865 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5866 {
5867         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5868         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5869         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5870         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5871         int shallowest_idle_cpu = -1;
5872         int i;
5873
5874         /* Check if we have any choice: */
5875         if (group->group_weight == 1)
5876                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5877
5878         /* Traverse only the allowed CPUs */
5879         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5880                 if (idle_cpu(i)) {
5881                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5882                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5883                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5884                                 /*
5885                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5886                                  * has the smallest exit latency irrespective
5887                                  * of any idle timestamp.
5888                                  */
5889                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5890                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5891                                 shallowest_idle_cpu = i;
5892                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5893                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5894                                 /*
5895                                  * If equal or no active idle state, then
5896                                  * the most recently idled CPU might have
5897                                  * a warmer cache.
5898                                  */
5899                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5900                                 shallowest_idle_cpu = i;
5901                         }
5902                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5903                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5904                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5905                                 min_load = load;
5906                                 least_loaded_cpu = i;
5907                         }
5908                 }
5909         }
5910
5911         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5912 }
5913
5914 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5915
5916 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5917 {
5918         struct sched_domain_shared *sds;
5919
5920         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5921         if (sds)
5922                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5923 }
5924
5925 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5926 {
5927         struct sched_domain_shared *sds;
5928
5929         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5930         if (sds)
5931                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5932
5933         return def;
5934 }
5935
5936 /*
5937  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5938  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5939  *
5940  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5941  * state should be fairly cheap.
5942  */
5943 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5944 {
5945         int core = cpu_of(rq);
5946         int cpu;
5947
5948         rcu_read_lock();
5949         if (test_idle_cores(core, true))
5950                 goto unlock;
5951
5952         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5953                 if (cpu == core)
5954                         continue;
5955
5956                 if (!idle_cpu(cpu))
5957                         goto unlock;
5958         }
5959
5960         set_idle_cores(core, 1);
5961 unlock:
5962         rcu_read_unlock();
5963 }
5964
5965 /*
5966  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5967  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5968  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5969  */
5970 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5971 {
5972         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5973         int core, cpu;
5974
5975         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5976                 return -1;
5977
5978         if (!test_idle_cores(target, false))
5979                 return -1;
5980
5981         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5982
5983         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5984                 bool idle = true;
5985
5986                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5987                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5988                         if (!idle_cpu(cpu))
5989                                 idle = false;
5990                 }
5991
5992                 if (idle)
5993                         return core;
5994         }
5995
5996         /*
5997          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5998          */
5999         set_idle_cores(target, 0);
6000
6001         return -1;
6002 }
6003
6004 /*
6005  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6006  */
6007 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6008 {
6009         int cpu;
6010
6011         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6012                 return -1;
6013
6014         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6015                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6016                         continue;
6017                 if (idle_cpu(cpu))
6018                         return cpu;
6019         }
6020
6021         return -1;
6022 }
6023
6024 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6025
6026 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6027 {
6028         return -1;
6029 }
6030
6031 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6032 {
6033         return -1;
6034 }
6035
6036 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6037
6038 /*
6039  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6040  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6041  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6042  */
6043 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6044 {
6045         struct sched_domain *this_sd;
6046         u64 avg_cost, avg_idle;
6047         u64 time, cost;
6048         s64 delta;
6049         int cpu, nr = INT_MAX;
6050
6051         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6052         if (!this_sd)
6053                 return -1;
6054
6055         /*
6056          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6057          * particularly is sensitive here.
6058          */
6059         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6060         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6061
6062         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6063                 return -1;
6064
6065         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6066                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6067                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6068                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6069                 else
6070                         nr = 4;
6071         }
6072
6073         time = local_clock();
6074
6075         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6076                 if (!--nr)
6077                         return -1;
6078                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6079                         continue;
6080                 if (idle_cpu(cpu))
6081                         break;
6082         }
6083
6084         time = local_clock() - time;
6085         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6086         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6087         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6088
6089         return cpu;
6090 }
6091
6092 /*
6093  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6094  */
6095 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6096 {
6097         struct sched_domain *sd;
6098         int i;
6099
6100         if (idle_cpu(target))
6101                 return target;
6102
6103         /*
6104          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
6105          */
6106         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
6107                 return prev;
6108
6109         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6110         if (!sd)
6111                 return target;
6112
6113         i = select_idle_core(p, sd, target);
6114         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6115                 return i;
6116
6117         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6118         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6119                 return i;
6120
6121         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6122         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6123                 return i;
6124
6125         return target;
6126 }
6127
6128 /*
6129  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
6130  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
6131  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
6132  * CFS task (ie cpu_capacity).
6133  *
6134  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6135  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6136  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6137  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6138  * (arch_scale_freq_capacity()).
6139  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6140  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6141  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6142  *
6143  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6144  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6145  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6146  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6147  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6148  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6149  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6150  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6151  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6152  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6153  */
6154 static int cpu_util(int cpu)
6155 {
6156         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
6157         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
6158
6159         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6160 }
6161
6162 static inline int task_util(struct task_struct *p)
6163 {
6164         return p->se.avg.util_avg;
6165 }
6166
6167 /*
6168  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
6169  * the waking task p removed.
6170  */
6171 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6172 {
6173         unsigned long util, capacity;
6174
6175         /* Task has no contribution or is new */
6176         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
6177                 return cpu_util(cpu);
6178
6179         capacity = capacity_orig_of(cpu);
6180         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
6181
6182         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6183 }
6184
6185 /*
6186  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6187  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6188  *
6189  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6190  * BALANCE_WAKE sort things out.
6191  */
6192 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6193 {
6194         long min_cap, max_cap;
6195
6196         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6197         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6198
6199         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6200         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6201                 return 0;
6202
6203         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6204         sync_entity_load_avg(&p->se);
6205
6206         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6207 }
6208
6209 /*
6210  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6211  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6212  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6213  *
6214  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6215  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6216  *
6217  * Returns the target cpu number.
6218  *
6219  * preempt must be disabled.
6220  */
6221 static int
6222 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6223 {
6224         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6225         int cpu = smp_processor_id();
6226         int new_cpu = prev_cpu;
6227         int want_affine = 0;
6228         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6229
6230         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6231                 record_wakee(p);
6232                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6233                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6234         }
6235
6236         rcu_read_lock();
6237         for_each_domain(cpu, tmp) {
6238                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6239                         break;
6240
6241                 /*
6242                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6243                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6244                  */
6245                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6246                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6247                         affine_sd = tmp;
6248                         break;
6249                 }
6250
6251                 if (tmp->flags & sd_flag)
6252                         sd = tmp;
6253                 else if (!want_affine)
6254                         break;
6255         }
6256
6257         if (affine_sd) {
6258                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6259                 if (cpu == prev_cpu)
6260                         goto pick_cpu;
6261
6262                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6263                         new_cpu = cpu;
6264         }
6265
6266         if (!sd) {
6267  pick_cpu:
6268                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6269                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6270
6271         } else while (sd) {
6272                 struct sched_group *group;
6273                 int weight;
6274
6275                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6276                         sd = sd->child;
6277                         continue;
6278                 }
6279
6280                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6281                 if (!group) {
6282                         sd = sd->child;
6283                         continue;
6284                 }
6285
6286                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6287                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6288                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6289                         sd = sd->child;
6290                         continue;
6291                 }
6292
6293                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6294                 cpu = new_cpu;
6295                 weight = sd->span_weight;
6296                 sd = NULL;
6297                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6298                         if (weight <= tmp->span_weight)
6299                                 break;
6300                         if (tmp->flags & sd_flag)
6301                                 sd = tmp;
6302                 }
6303                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6304         }
6305         rcu_read_unlock();
6306
6307         return new_cpu;
6308 }
6309
6310 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6311
6312 /*
6313  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6314  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6315  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6316  */
6317 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6318 {
6319         /*
6320          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6321          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6322          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6323          * the task on the new runqueue.
6324          */
6325         if (p->state == TASK_WAKING) {
6326                 struct sched_entity *se = &p->se;
6327                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6328                 u64 min_vruntime;
6329
6330 #ifndef CONFIG_64BIT
6331                 u64 min_vruntime_copy;
6332
6333                 do {
6334                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6335                         smp_rmb();
6336                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6337                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6338 #else
6339                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6340 #endif
6341
6342                 se->vruntime -= min_vruntime;
6343         }
6344
6345         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6346                 /*
6347                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6348                  * rq->lock and can modify state directly.
6349                  */
6350                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6351                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6352
6353         } else {
6354                 /*
6355                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6356                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6357                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6358                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6359                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6360                  * sounds not bad.
6361                  */
6362                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6363         }
6364
6365         /* Tell new CPU we are migrated */
6366         p->se.avg.last_update_time = 0;
6367
6368         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6369         p->se.exec_start = 0;
6370 }
6371
6372 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6373 {
6374         remove_entity_load_avg(&p->se);
6375 }
6376 #endif /* CONFIG_SMP */
6377
6378 static unsigned long
6379 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6380 {
6381         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6382
6383         /*
6384          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6385          * to virtual-time in his units.
6386          *
6387          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6388          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6389          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6390          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6391          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6392          *
6393          * This is especially important for buddies when the leftmost
6394          * task is higher priority than the buddy.
6395          */
6396         return calc_delta_fair(gran, se);
6397 }
6398
6399 /*
6400  * Should 'se' preempt 'curr'.
6401  *
6402  *             |s1
6403  *        |s2
6404  *   |s3
6405  *         g
6406  *      |<--->|c
6407  *
6408  *  w(c, s1) = -1
6409  *  w(c, s2) =  0
6410  *  w(c, s3) =  1
6411  *
6412  */
6413 static int
6414 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6415 {
6416         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6417
6418         if (vdiff <= 0)
6419                 return -1;
6420
6421         gran = wakeup_gran(curr, se);
6422         if (vdiff > gran)
6423                 return 1;
6424
6425         return 0;
6426 }
6427
6428 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6429 {
6430         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6431                 return;
6432
6433         for_each_sched_entity(se) {
6434                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6435                         return;
6436                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6437         }
6438 }
6439
6440 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6441 {
6442         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6443                 return;
6444
6445         for_each_sched_entity(se) {
6446                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6447                         return;
6448                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6449         }
6450 }
6451
6452 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6453 {
6454         for_each_sched_entity(se)
6455                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6456 }
6457
6458 /*
6459  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6460  */
6461 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6462 {
6463         struct task_struct *curr = rq->curr;
6464         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6465         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6466         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6467         int next_buddy_marked = 0;
6468
6469         if (unlikely(se == pse))
6470                 return;
6471
6472         /*
6473          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6474          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6475          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6476          * next-buddy nomination below.
6477          */
6478         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6479                 return;
6480
6481         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6482                 set_next_buddy(pse);
6483                 next_buddy_marked = 1;
6484         }
6485
6486         /*
6487          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6488          * wake up path.
6489          *
6490          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6491          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6492          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6493          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6494          * below.
6495          */
6496         if (test_tsk_need_resched(curr))
6497                 return;
6498
6499         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6500         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6501             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6502                 goto preempt;
6503
6504         /*
6505          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6506          * is driven by the tick):
6507          */
6508         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6509                 return;
6510
6511         find_matching_se(&se, &pse);
6512         update_curr(cfs_rq_of(se));
6513         BUG_ON(!pse);
6514         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6515                 /*
6516                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6517                  * triggering this preemption.
6518                  */
6519                 if (!next_buddy_marked)
6520                         set_next_buddy(pse);
6521                 goto preempt;
6522         }
6523
6524         return;
6525
6526 preempt:
6527         resched_curr(rq);
6528         /*
6529          * Only set the backward buddy when the current task is still
6530          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6531          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6532          * point, either of which can * drop the rq lock.
6533          *
6534          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6535          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6536          */
6537         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6538                 return;
6539
6540         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6541                 set_last_buddy(se);
6542 }
6543
6544 static struct task_struct *
6545 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6546 {
6547         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6548         struct sched_entity *se;
6549         struct task_struct *p;
6550         int new_tasks;
6551
6552 again:
6553         if (!cfs_rq->nr_running)
6554                 goto idle;
6555
6556 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6557         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6558                 goto simple;
6559
6560         /*
6561          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6562          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6563          *
6564          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6565          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6566          */
6567
6568         do {
6569                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6570
6571                 /*
6572                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6573                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6574                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6575                  * forget we've ever seen it.
6576                  */
6577                 if (curr) {
6578                         if (curr->on_rq)
6579                                 update_curr(cfs_rq);
6580                         else
6581                                 curr = NULL;
6582
6583                         /*
6584                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6585                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6586                          * Therefore the nr_running test will indeed
6587                          * be correct.
6588                          */
6589                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6590                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6591
6592                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6593                                         goto idle;
6594
6595                                 goto simple;
6596                         }
6597                 }
6598
6599                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6600                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6601         } while (cfs_rq);
6602
6603         p = task_of(se);
6604
6605         /*
6606          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6607          * is a different task than we started out with, try and touch the
6608          * least amount of cfs_rqs.
6609          */
6610         if (prev != p) {
6611                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6612
6613                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6614                         int se_depth = se->depth;
6615                         int pse_depth = pse->depth;
6616
6617                         if (se_depth <= pse_depth) {
6618                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6619                                 pse = parent_entity(pse);
6620                         }
6621                         if (se_depth >= pse_depth) {
6622                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6623                                 se = parent_entity(se);
6624                         }
6625                 }
6626
6627                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6628                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6629         }
6630
6631         if (hrtick_enabled(rq))
6632                 hrtick_start_fair(rq, p);
6633
6634         return p;
6635 simple:
6636 #endif
6637
6638         put_prev_task(rq, prev);
6639
6640         do {
6641                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6642                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6643                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6644         } while (cfs_rq);
6645
6646         p = task_of(se);
6647
6648         if (hrtick_enabled(rq))
6649                 hrtick_start_fair(rq, p);
6650
6651         return p;
6652
6653 idle:
6654         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6655
6656         /*
6657          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6658          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6659          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6660          */
6661         if (new_tasks < 0)
6662                 return RETRY_TASK;
6663
6664         if (new_tasks > 0)
6665                 goto again;
6666
6667         return NULL;
6668 }
6669
6670 /*
6671  * Account for a descheduled task:
6672  */
6673 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6674 {
6675         struct sched_entity *se = &prev->se;
6676         struct cfs_rq *cfs_rq;
6677
6678         for_each_sched_entity(se) {
6679                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6680                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6681         }
6682 }
6683
6684 /*
6685  * sched_yield() is very simple
6686  *
6687  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6688  */
6689 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6690 {
6691         struct task_struct *curr = rq->curr;
6692         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6693         struct sched_entity *se = &curr->se;
6694
6695         /*
6696          * Are we the only task in the tree?
6697          */
6698         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6699                 return;
6700
6701         clear_buddies(cfs_rq, se);
6702
6703         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6704                 update_rq_clock(rq);
6705                 /*
6706                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6707                  */
6708                 update_curr(cfs_rq);
6709                 /*
6710                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6711                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6712                  * and double the fastpath cost.
6713                  */
6714                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6715         }
6716
6717         set_skip_buddy(se);
6718 }
6719
6720 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6721 {
6722         struct sched_entity *se = &p->se;
6723
6724         /* throttled hierarchies are not runnable */
6725         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6726                 return false;
6727
6728         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6729         set_next_buddy(se);
6730
6731         yield_task_fair(rq);
6732
6733         return true;
6734 }
6735
6736 #ifdef CONFIG_SMP
6737 /**************************************************
6738  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6739  *
6740  * BASICS
6741  *
6742  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6743  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6744  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6745  *
6746  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6747  *
6748  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6749  * W_i,0 is defined as:
6750  *
6751  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6752  *
6753  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6754  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6755  *
6756  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6757  * weight:
6758  *
6759  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6760  *
6761  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6762  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6763  * can also include other factors [XXX].
6764  *
6765  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6766  * directly from (1):
6767  *
6768  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6769  *
6770  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6771  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6772  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6773  *
6774  * [XXX expand on:
6775  *     - infeasible weights;
6776  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6777  *
6778  *
6779  * SCHED DOMAINS
6780  *
6781  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6782  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6783  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6784  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6785  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6786  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6787  * the groups.
6788  *
6789  * This yields:
6790  *
6791  *     log_2 n     1     n
6792  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6793  *     i = 0      2^i   2^i
6794  *                               `- size of each group
6795  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6796  *         |         `- freq
6797  *         `- sum over all levels
6798  *
6799  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6800  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6801  *
6802  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6803  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6804  *
6805  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6806  *
6807  *             log_2 n
6808  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6809  *             k = 0
6810  *
6811  * And you'll find that:
6812  *
6813  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6814  *
6815  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6816  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6817  * of:
6818  *
6819  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6820  *
6821  *
6822  * WORK CONSERVING
6823  *
6824  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6825  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6826  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6827  *
6828  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6829  * time.
6830  *
6831  * [XXX more?]
6832  *
6833  *
6834  * CGROUPS
6835  *
6836  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6837  *
6838  *                                s_k,i
6839  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6840  *                                 S_k
6841  *
6842  * Where
6843  *
6844  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6845  *
6846  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6847  *
6848  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6849  * property.
6850  *
6851  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6852  *      rewrite all of this once again.]
6853  */
6854
6855 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6856
6857 enum fbq_type { regular, remote, all };
6858
6859 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6860 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6861 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6862 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6863
6864 struct lb_env {
6865         struct sched_domain     *sd;
6866
6867         struct rq               *src_rq;
6868         int                     src_cpu;
6869
6870         int                     dst_cpu;
6871         struct rq               *dst_rq;
6872
6873         struct cpumask          *dst_grpmask;
6874         int                     new_dst_cpu;
6875         enum cpu_idle_type      idle;
6876         long                    imbalance;
6877         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6878         struct cpumask          *cpus;
6879
6880         unsigned int            flags;
6881
6882         unsigned int            loop;
6883         unsigned int            loop_break;
6884         unsigned int            loop_max;
6885
6886         enum fbq_type           fbq_type;
6887         struct list_head        tasks;
6888 };
6889
6890 /*
6891  * Is this task likely cache-hot:
6892  */
6893 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6894 {
6895         s64 delta;
6896
6897         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6898
6899         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6900                 return 0;
6901
6902         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6903                 return 0;
6904
6905         /*
6906          * Buddy candidates are cache hot:
6907          */
6908         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6909                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6910                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6911                 return 1;
6912
6913         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6914                 return 1;
6915         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6916                 return 0;
6917
6918         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6919
6920         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6921 }
6922
6923 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6924 /*
6925  * Returns 1, if task migration degrades locality
6926  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6927  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6928  */
6929 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6930 {
6931         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6932         unsigned long src_faults, dst_faults;
6933         int src_nid, dst_nid;
6934
6935         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6936                 return -1;
6937
6938         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6939                 return -1;
6940
6941         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6942         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6943
6944         if (src_nid == dst_nid)
6945                 return -1;
6946
6947         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6948         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6949                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6950                         return 1;
6951                 else
6952                         return -1;
6953         }
6954
6955         /* Encourage migration to the preferred node. */
6956         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6957                 return 0;
6958
6959         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
6960         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
6961                 return -1;
6962
6963         if (numa_group) {
6964                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6965                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6966         } else {
6967                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6968                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6969         }
6970
6971         return dst_faults < src_faults;
6972 }
6973
6974 #else
6975 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6976                                              struct lb_env *env)
6977 {
6978         return -1;
6979 }
6980 #endif
6981
6982 /*
6983  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6984  */
6985 static
6986 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6987 {
6988         int tsk_cache_hot;
6989
6990         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6991
6992         /*
6993          * We do not migrate tasks that are:
6994          * 1) throttled_lb_pair, or
6995          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6996          * 3) running (obviously), or
6997          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6998          */
6999         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7000                 return 0;
7001
7002         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7003                 int cpu;
7004
7005                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7006
7007                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7008
7009                 /*
7010                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
7011                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7012                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7013                  *
7014                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7015                  * already computed one in current iteration.
7016                  */
7017                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7018                         return 0;
7019
7020                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7021                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7022                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7023                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7024                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7025                                 break;
7026                         }
7027                 }
7028
7029                 return 0;
7030         }
7031
7032         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7033         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7034
7035         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7036                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7037                 return 0;
7038         }
7039
7040         /*
7041          * Aggressive migration if:
7042          * 1) destination numa is preferred
7043          * 2) task is cache cold, or
7044          * 3) too many balance attempts have failed.
7045          */
7046         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7047         if (tsk_cache_hot == -1)
7048                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7049
7050         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7051             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7052                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7053                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7054                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7055                 }
7056                 return 1;
7057         }
7058
7059         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7060         return 0;
7061 }
7062
7063 /*
7064  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7065  */
7066 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7067 {
7068         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7069
7070         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7071         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7072         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7073 }
7074
7075 /*
7076  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7077  * part of active balancing operations within "domain".
7078  *
7079  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7080  */
7081 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7082 {
7083         struct task_struct *p, *n;
7084
7085         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7086
7087         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7088                 if (!can_migrate_task(p, env))
7089                         continue;
7090
7091                 detach_task(p, env);
7092
7093                 /*
7094                  * Right now, this is only the second place where
7095                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7096                  * so we can safely collect stats here rather than
7097                  * inside detach_tasks().
7098                  */
7099                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7100                 return p;
7101         }
7102         return NULL;
7103 }
7104
7105 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7106
7107 /*
7108  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7109  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7110  *
7111  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7112  */
7113 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7114 {
7115         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7116         struct task_struct *p;
7117         unsigned long load;
7118         int detached = 0;
7119
7120         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7121
7122         if (env->imbalance <= 0)
7123                 return 0;
7124
7125         while (!list_empty(tasks)) {
7126                 /*
7127                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7128                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7129                  */
7130                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7131                         break;
7132
7133                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7134
7135                 env->loop++;
7136                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7137                 if (env->loop > env->loop_max)
7138                         break;
7139
7140                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7141                 if (env->loop > env->loop_break) {
7142                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7143                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7144                         break;
7145                 }
7146
7147                 if (!can_migrate_task(p, env))
7148                         goto next;
7149
7150                 load = task_h_load(p);
7151
7152                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7153                         goto next;
7154
7155                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7156                         goto next;
7157
7158                 detach_task(p, env);
7159                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7160
7161                 detached++;
7162                 env->imbalance -= load;
7163
7164 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7165                 /*
7166                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7167                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7168                  * the critical section.
7169                  */
7170                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7171                         break;
7172 #endif
7173
7174                 /*
7175                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7176                  * weighted load.
7177                  */
7178                 if (env->imbalance <= 0)
7179                         break;
7180
7181                 continue;
7182 next:
7183                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
7184         }
7185
7186         /*
7187          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7188          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7189          * than inside detach_one_task().
7190          */
7191         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7192
7193         return detached;
7194 }
7195
7196 /*
7197  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7198  */
7199 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7200 {
7201         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7202
7203         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7204         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7205         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7206         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7207 }
7208
7209 /*
7210  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7211  * its new rq.
7212  */
7213 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7214 {
7215         struct rq_flags rf;
7216
7217         rq_lock(rq, &rf);
7218         update_rq_clock(rq);
7219         attach_task(rq, p);
7220         rq_unlock(rq, &rf);
7221 }
7222
7223 /*
7224  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7225  * new rq.
7226  */
7227 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7228 {
7229         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7230         struct task_struct *p;
7231         struct rq_flags rf;
7232
7233         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7234         update_rq_clock(env->dst_rq);
7235
7236         while (!list_empty(tasks)) {
7237                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7238                 list_del_init(&p->se.group_node);
7239
7240                 attach_task(env->dst_rq, p);
7241         }
7242
7243         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7244 }
7245
7246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7247
7248 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7249 {
7250         if (cfs_rq->load.weight)
7251                 return false;
7252
7253         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7254                 return false;
7255
7256         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7257                 return false;
7258
7259         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7260                 return false;
7261
7262         return true;
7263 }
7264
7265 static void update_blocked_averages(int cpu)
7266 {
7267         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7268         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7269         struct rq_flags rf;
7270
7271         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7272         update_rq_clock(rq);
7273
7274         /*
7275          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7276          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7277          */
7278         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7279                 struct sched_entity *se;
7280
7281                 /* throttled entities do not contribute to load */
7282                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7283                         continue;
7284
7285                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7286                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7287
7288                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7289                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7290                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7291                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7292
7293                 /*
7294                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7295                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7296                  */
7297                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7298                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7299         }
7300         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7301 }
7302
7303 /*
7304  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7305  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7306  * group is a fraction of its parents load.
7307  */
7308 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7309 {
7310         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7311         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7312         unsigned long now = jiffies;
7313         unsigned long load;
7314
7315         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7316                 return;
7317
7318         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7319         for_each_sched_entity(se) {
7320                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7321                 cfs_rq->h_load_next = se;
7322                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7323                         break;
7324         }
7325
7326         if (!se) {
7327                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7328                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7329         }
7330
7331         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7332                 load = cfs_rq->h_load;
7333                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7334                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7335                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7336                 cfs_rq->h_load = load;
7337                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7338         }
7339 }
7340
7341 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7342 {
7343         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7344
7345         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7346         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7347                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7348 }
7349 #else
7350 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7351 {
7352         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7353         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7354         struct rq_flags rf;
7355
7356         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7357         update_rq_clock(rq);
7358         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7359         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7360 }
7361
7362 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7363 {
7364         return p->se.avg.load_avg;
7365 }
7366 #endif
7367
7368 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7369
7370 enum group_type {
7371         group_other = 0,
7372         group_imbalanced,
7373         group_overloaded,
7374 };
7375
7376 /*
7377  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7378  */
7379 struct sg_lb_stats {
7380         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7381         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7382         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7383         unsigned long load_per_task;
7384         unsigned long group_capacity;
7385         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7386         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7387         unsigned int idle_cpus;
7388         unsigned int group_weight;
7389         enum group_type group_type;
7390         int group_no_capacity;
7391 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7392         unsigned int nr_numa_running;
7393         unsigned int nr_preferred_running;
7394 #endif
7395 };
7396
7397 /*
7398  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7399  *               during load balancing.
7400  */
7401 struct sd_lb_stats {
7402         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7403         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7404         unsigned long total_running;
7405         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7406         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7407         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7408
7409         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7410         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7411 };
7412
7413 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7414 {
7415         /*
7416          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7417          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7418          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7419          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7420          */
7421         *sds = (struct sd_lb_stats){
7422                 .busiest = NULL,
7423                 .local = NULL,
7424                 .total_running = 0UL,
7425                 .total_load = 0UL,
7426                 .total_capacity = 0UL,
7427                 .busiest_stat = {
7428                         .avg_load = 0UL,
7429                         .sum_nr_running = 0,
7430                         .group_type = group_other,
7431                 },
7432         };
7433 }
7434
7435 /**
7436  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7437  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7438  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7439  *
7440  * Return: The load index.
7441  */
7442 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7443                                         enum cpu_idle_type idle)
7444 {
7445         int load_idx;
7446
7447         switch (idle) {
7448         case CPU_NOT_IDLE:
7449                 load_idx = sd->busy_idx;
7450                 break;
7451
7452         case CPU_NEWLY_IDLE:
7453                 load_idx = sd->newidle_idx;
7454                 break;
7455         default:
7456                 load_idx = sd->idle_idx;
7457                 break;
7458         }
7459
7460         return load_idx;
7461 }
7462
7463 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7464 {
7465         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7466         u64 total, used, age_stamp, avg;
7467         s64 delta;
7468
7469         /*
7470          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7471          * we read them once before doing sanity checks on them.
7472          */
7473         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7474         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7475         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7476
7477         if (unlikely(delta < 0))
7478                 delta = 0;
7479
7480         total = sched_avg_period() + delta;
7481
7482         used = div_u64(avg, total);
7483
7484         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7485                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7486
7487         return 1;
7488 }
7489
7490 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7491 {
7492         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7493         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7494
7495         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7496
7497         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7498         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7499
7500         if (!capacity)
7501                 capacity = 1;
7502
7503         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7504         sdg->sgc->capacity = capacity;
7505         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7506 }
7507
7508 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7509 {
7510         struct sched_domain *child = sd->child;
7511         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7512         unsigned long capacity, min_capacity;
7513         unsigned long interval;
7514
7515         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7516         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7517         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7518
7519         if (!child) {
7520                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7521                 return;
7522         }
7523
7524         capacity = 0;
7525         min_capacity = ULONG_MAX;
7526
7527         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7528                 /*
7529                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7530                  * span the current group.
7531                  */
7532
7533                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7534                         struct sched_group_capacity *sgc;
7535                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7536
7537                         /*
7538                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7539                          * gets here before we've attached the domains to the
7540                          * runqueues.
7541                          *
7542                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7543                          * in update_cpu_capacity().
7544                          *
7545                          * This avoids capacity from being 0 and
7546                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7547                          */
7548                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7549                                 capacity += capacity_of(cpu);
7550                         } else {
7551                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7552                                 capacity += sgc->capacity;
7553                         }
7554
7555                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7556                 }
7557         } else  {
7558                 /*
7559                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7560                  * span the current group.
7561                  */
7562
7563                 group = child->groups;
7564                 do {
7565                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7566
7567                         capacity += sgc->capacity;
7568                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7569                         group = group->next;
7570                 } while (group != child->groups);
7571         }
7572
7573         sdg->sgc->capacity = capacity;
7574         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7575 }
7576
7577 /*
7578  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7579  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7580  * Return true is the capacity is reduced
7581  */
7582 static inline int
7583 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7584 {
7585         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7586                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7587 }
7588
7589 /*
7590  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7591  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7592  *
7593  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7594  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7595  * Something like:
7596  *
7597  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7598  *              *     * * *
7599  *
7600  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7601  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7602  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7603  *
7604  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7605  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7606  * moving tasks due to affinity constraints.
7607  *
7608  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7609  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7610  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7611  * to create an effective group imbalance.
7612  *
7613  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7614  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7615  * subtle and fragile situation.
7616  */
7617
7618 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7619 {
7620         return group->sgc->imbalance;
7621 }
7622
7623 /*
7624  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7625  * be used by some tasks.
7626  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7627  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7628  * available capacity for CFS tasks.
7629  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7630  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7631  * capacity in meaningful for the load balancer.
7632  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7633  * any benefit for the load balance.
7634  */
7635 static inline bool
7636 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7637 {
7638         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7639                 return true;
7640
7641         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7642                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7643                 return true;
7644
7645         return false;
7646 }
7647
7648 /*
7649  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7650  *  handle.
7651  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7652  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7653  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7654  *  false.
7655  */
7656 static inline bool
7657 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7658 {
7659         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7660                 return false;
7661
7662         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7663                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7664                 return true;
7665
7666         return false;
7667 }
7668
7669 /*
7670  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7671  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7672  */
7673 static inline bool
7674 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7675 {
7676         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7677                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7678 }
7679
7680 static inline enum
7681 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7682                           struct sg_lb_stats *sgs)
7683 {
7684         if (sgs->group_no_capacity)
7685                 return group_overloaded;
7686
7687         if (sg_imbalanced(group))
7688                 return group_imbalanced;
7689
7690         return group_other;
7691 }
7692
7693 /**
7694  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7695  * @env: The load balancing environment.
7696  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7697  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7698  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7699  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7700  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7701  */
7702 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7703                         struct sched_group *group, int load_idx,
7704                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7705                         bool *overload)
7706 {
7707         unsigned long load;
7708         int i, nr_running;
7709
7710         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7711
7712         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7713                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7714
7715                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7716                 if (local_group)
7717                         load = target_load(i, load_idx);
7718                 else
7719                         load = source_load(i, load_idx);
7720
7721                 sgs->group_load += load;
7722                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7723                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7724
7725                 nr_running = rq->nr_running;
7726                 if (nr_running > 1)
7727                         *overload = true;
7728
7729 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7730                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7731                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7732 #endif
7733                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7734                 /*
7735                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7736                  */
7737                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7738                         sgs->idle_cpus++;
7739         }
7740
7741         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7742         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7743         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7744
7745         if (sgs->sum_nr_running)
7746                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7747
7748         sgs->group_weight = group->group_weight;
7749
7750         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7751         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7752 }
7753
7754 /**
7755  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7756  * @env: The load balancing environment.
7757  * @sds: sched_domain statistics
7758  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7759  * @sgs: sched_group statistics
7760  *
7761  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7762  * busiest group.
7763  *
7764  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7765  * busiest group. %false otherwise.
7766  */
7767 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7768                                    struct sd_lb_stats *sds,
7769                                    struct sched_group *sg,
7770                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7771 {
7772         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7773
7774         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7775                 return true;
7776
7777         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7778                 return false;
7779
7780         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7781                 return false;
7782
7783         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7784                 goto asym_packing;
7785
7786         /*
7787          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7788          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7789          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7790          * power/energy consequences are not considered.
7791          */
7792         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7793             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7794                 return false;
7795
7796 asym_packing:
7797         /* This is the busiest node in its class. */
7798         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7799                 return true;
7800
7801         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7802         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7803                 return true;
7804         /*
7805          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7806          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7807          * of lower priority than ourself as busy.
7808          */
7809         if (sgs->sum_nr_running &&
7810             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7811                 if (!sds->busiest)
7812                         return true;
7813
7814                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7815                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7816                                       sg->asym_prefer_cpu))
7817                         return true;
7818         }
7819
7820         return false;
7821 }
7822
7823 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7824 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7825 {
7826         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7827                 return regular;
7828         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7829                 return remote;
7830         return all;
7831 }
7832
7833 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7834 {
7835         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7836                 return regular;
7837         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7838                 return remote;
7839         return all;
7840 }
7841 #else
7842 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7843 {
7844         return all;
7845 }
7846
7847 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7848 {
7849         return regular;
7850 }
7851 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7852
7853 /**
7854  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7855  * @env: The load balancing environment.
7856  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7857  */
7858 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7859 {
7860         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7861         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7862         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7863         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7864         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7865         bool overload = false;
7866
7867         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7868                 prefer_sibling = 1;
7869
7870         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7871
7872         do {
7873                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7874                 int local_group;
7875
7876                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7877                 if (local_group) {
7878                         sds->local = sg;
7879                         sgs = local;
7880
7881                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7882                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7883                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7884                 }
7885
7886                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7887                                                 &overload);
7888
7889                 if (local_group)
7890                         goto next_group;
7891
7892                 /*
7893                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7894                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7895                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7896                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7897                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7898                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7899                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7900                  * the tasks on the system).
7901                  */
7902                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7903                     group_has_capacity(env, local) &&
7904                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7905                         sgs->group_no_capacity = 1;
7906                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7907                 }
7908
7909                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7910                         sds->busiest = sg;
7911                         sds->busiest_stat = *sgs;
7912                 }
7913
7914 next_group:
7915                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7916                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
7917                 sds->total_load += sgs->group_load;
7918                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7919
7920                 sg = sg->next;
7921         } while (sg != env->sd->groups);
7922
7923         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7924                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7925
7926         if (!env->sd->parent) {
7927                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7928                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7929                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7930         }
7931 }
7932
7933 /**
7934  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7935  *                      sched domain.
7936  *
7937  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7938  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7939  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7940  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7941  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7942  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7943  *
7944  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7945  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7946  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7947  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7948  * number.
7949  *
7950  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7951  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
7952  *
7953  * @env: The load balancing environment.
7954  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7955  */
7956 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7957 {
7958         int busiest_cpu;
7959
7960         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7961                 return 0;
7962
7963         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7964                 return 0;
7965
7966         if (!sds->busiest)
7967                 return 0;
7968
7969         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7970         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7971                 return 0;
7972
7973         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7974                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7975                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7976
7977         return 1;
7978 }
7979
7980 /**
7981  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7982  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7983  *                      load balancing.
7984  * @env: The load balancing environment.
7985  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7986  */
7987 static inline
7988 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7989 {
7990         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7991         unsigned int imbn = 2;
7992         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7993         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7994
7995         local = &sds->local_stat;
7996         busiest = &sds->busiest_stat;
7997
7998         if (!local->sum_nr_running)
7999                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8000         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8001                 imbn = 1;
8002
8003         scaled_busy_load_per_task =
8004                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8005                 busiest->group_capacity;
8006
8007         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8008             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8009                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8010                 return;
8011         }
8012
8013         /*
8014          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8015          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8016          * moving them.
8017          */
8018
8019         capa_now += busiest->group_capacity *
8020                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8021         capa_now += local->group_capacity *
8022                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8023         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8024
8025         /* Amount of load we'd subtract */
8026         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8027                 capa_move += busiest->group_capacity *
8028                             min(busiest->load_per_task,
8029                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8030         }
8031
8032         /* Amount of load we'd add */
8033         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8034             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8035                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8036                       local->group_capacity;
8037         } else {
8038                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8039                       local->group_capacity;
8040         }
8041         capa_move += local->group_capacity *
8042                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8043         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8044
8045         /* Move if we gain throughput */
8046         if (capa_move > capa_now)
8047                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8048 }
8049
8050 /**
8051  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8052  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8053  * @env: load balance environment
8054  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8055  */
8056 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8057 {
8058         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8059         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8060
8061         local = &sds->local_stat;
8062         busiest = &sds->busiest_stat;
8063
8064         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8065                 /*
8066                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8067                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8068                  */
8069                 busiest->load_per_task =
8070                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8071         }
8072
8073         /*
8074          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8075          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8076          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8077          * skipped when updating the busiest sg:
8078          */
8079         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8080             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8081                 env->imbalance = 0;
8082                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8083         }
8084
8085         /*
8086          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
8087          */
8088         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8089             local->group_type   == group_overloaded) {
8090                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8091                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8092                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8093                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8094                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8095                 } else
8096                         load_above_capacity = ~0UL;
8097         }
8098
8099         /*
8100          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
8101          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8102          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
8103          * we also don't want to reduce the group load below the group
8104          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8105          */
8106         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8107
8108         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8109         env->imbalance = min(
8110                 max_pull * busiest->group_capacity,
8111                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8112         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8113
8114         /*
8115          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8116          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8117          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8118          * moved
8119          */
8120         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8121                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8122 }
8123
8124 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8125
8126 /**
8127  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8128  * if there is an imbalance.
8129  *
8130  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8131  * to restore balance.
8132  *
8133  * @env: The load balancing environment.
8134  *
8135  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8136  */
8137 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8138 {
8139         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8140         struct sd_lb_stats sds;
8141
8142         init_sd_lb_stats(&sds);
8143
8144         /*
8145          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8146          * this level.
8147          */
8148         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8149         local = &sds.local_stat;
8150         busiest = &sds.busiest_stat;
8151
8152         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8153         if (check_asym_packing(env, &sds))
8154                 return sds.busiest;
8155
8156         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8157         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8158                 goto out_balanced;
8159
8160         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8161         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8162                                                 / sds.total_capacity;
8163
8164         /*
8165          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8166          * work because they assume all things are equal, which typically
8167          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8168          */
8169         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8170                 goto force_balance;
8171
8172         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
8173         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8174             busiest->group_no_capacity)
8175                 goto force_balance;
8176
8177         /*
8178          * If the local group is busier than the selected busiest group
8179          * don't try and pull any tasks.
8180          */
8181         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8182                 goto out_balanced;
8183
8184         /*
8185          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8186          * average load.
8187          */
8188         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8189                 goto out_balanced;
8190
8191         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8192                 /*
8193                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
8194                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8195                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
8196                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8197                  * might end up to just move the imbalance on another group
8198                  */
8199                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8200                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8201                         goto out_balanced;
8202         } else {
8203                 /*
8204                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8205                  * imbalance_pct to be conservative.
8206                  */
8207                 if (100 * busiest->avg_load <=
8208                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8209                         goto out_balanced;
8210         }
8211
8212 force_balance:
8213         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8214         calculate_imbalance(env, &sds);
8215         return sds.busiest;
8216
8217 out_balanced:
8218         env->imbalance = 0;
8219         return NULL;
8220 }
8221
8222 /*
8223  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8224  */
8225 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8226                                      struct sched_group *group)
8227 {
8228         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8229         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8230         int i;
8231
8232         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8233                 unsigned long capacity, wl;
8234                 enum fbq_type rt;
8235
8236                 rq = cpu_rq(i);
8237                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8238
8239                 /*
8240                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8241                  *  - regular: there are !numa tasks
8242                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8243                  *  - all:     there is no distinction
8244                  *
8245                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8246                  * ignore those when there's better options.
8247                  *
8248                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8249                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8250                  * queue by moving tasks around inside the node.
8251                  *
8252                  * If we cannot move enough load due to this classification
8253                  * the next pass will adjust the group classification and
8254                  * allow migration of more tasks.
8255                  *
8256                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8257                  */
8258                 if (rt > env->fbq_type)
8259                         continue;
8260
8261                 capacity = capacity_of(i);
8262
8263                 wl = weighted_cpuload(rq);
8264
8265                 /*
8266                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8267                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8268                  */
8269
8270                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8271                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8272                         continue;
8273
8274                 /*
8275                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8276                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8277                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8278                  * potentially running at a lower capacity.
8279                  *
8280                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8281                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8282                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8283                  * our previous maximum.
8284                  */
8285                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8286                         busiest_load = wl;
8287                         busiest_capacity = capacity;
8288                         busiest = rq;
8289                 }
8290         }
8291
8292         return busiest;
8293 }
8294
8295 /*
8296  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8297  * so long as it is large enough.
8298  */
8299 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8300
8301 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8302 {
8303         struct sched_domain *sd = env->sd;
8304
8305         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8306
8307                 /*
8308                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8309                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8310                  * highest priority CPUs.
8311                  */
8312                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8313                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8314                         return 1;
8315         }
8316
8317         /*
8318          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8319          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8320          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8321          * available on dst_cpu.
8322          */
8323         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8324             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8325                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8326                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8327                         return 1;
8328         }
8329
8330         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8331 }
8332
8333 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8334
8335 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8336 {
8337         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8338         int cpu, balance_cpu = -1;
8339
8340         /*
8341          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8342          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8343          */
8344         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8345                 return 0;
8346
8347         /*
8348          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8349          * to do the newly idle load balance.
8350          */
8351         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8352                 return 1;
8353
8354         /* Try to find first idle cpu */
8355         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8356                 if (!idle_cpu(cpu))
8357                         continue;
8358
8359                 balance_cpu = cpu;
8360                 break;
8361         }
8362
8363         if (balance_cpu == -1)
8364                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8365
8366         /*
8367          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8368          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8369          */
8370         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8371 }
8372
8373 /*
8374  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8375  * tasks if there is an imbalance.
8376  */
8377 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8378                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8379                         int *continue_balancing)
8380 {
8381         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8382         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8383         struct sched_group *group;
8384         struct rq *busiest;
8385         struct rq_flags rf;
8386         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8387
8388         struct lb_env env = {
8389                 .sd             = sd,
8390                 .dst_cpu        = this_cpu,
8391                 .dst_rq         = this_rq,
8392                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8393                 .idle           = idle,
8394                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8395                 .cpus           = cpus,
8396                 .fbq_type       = all,
8397                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8398         };
8399
8400         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8401
8402         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8403
8404 redo:
8405         if (!should_we_balance(&env)) {
8406                 *continue_balancing = 0;
8407                 goto out_balanced;
8408         }
8409
8410         group = find_busiest_group(&env);
8411         if (!group) {
8412                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8413                 goto out_balanced;
8414         }
8415
8416         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8417         if (!busiest) {
8418                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8419                 goto out_balanced;
8420         }
8421
8422         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8423
8424         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8425
8426         env.src_cpu = busiest->cpu;
8427         env.src_rq = busiest;
8428
8429         ld_moved = 0;
8430         if (busiest->nr_running > 1) {
8431                 /*
8432                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8433                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8434                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8435                  * correctly treated as an imbalance.
8436                  */
8437                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8438                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8439
8440 more_balance:
8441                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8442                 update_rq_clock(busiest);
8443
8444                 /*
8445                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8446                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8447                  */
8448                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8449
8450                 /*
8451                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8452                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8453                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8454                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8455                  * See task_rq_lock() family for the details.
8456                  */
8457
8458                 rq_unlock(busiest, &rf);
8459
8460                 if (cur_ld_moved) {
8461                         attach_tasks(&env);
8462                         ld_moved += cur_ld_moved;
8463                 }
8464
8465                 local_irq_restore(rf.flags);
8466
8467                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8468                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8469                         goto more_balance;
8470                 }
8471
8472                 /*
8473                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8474                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8475                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8476                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8477                  * sched_group.
8478                  *
8479                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8480                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8481                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8482                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8483                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8484                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8485                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8486                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8487                  * This however should not happen so much in practice and
8488                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8489                  * excess load moved.
8490                  */
8491                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8492
8493                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8494                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8495
8496                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8497                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8498                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8499                         env.loop         = 0;
8500                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8501
8502                         /*
8503                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8504                          * need to continue with same src_cpu.
8505                          */
8506                         goto more_balance;
8507                 }
8508
8509                 /*
8510                  * We failed to reach balance because of affinity.
8511                  */
8512                 if (sd_parent) {
8513                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8514
8515                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8516                                 *group_imbalance = 1;
8517                 }
8518
8519                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8520                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8521                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8522                         /*
8523                          * Attempting to continue load balancing at the current
8524                          * sched_domain level only makes sense if there are
8525                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8526                          * pull load from which are not contained within the
8527                          * destination group that is receiving any migrated
8528                          * load.
8529                          */
8530                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8531                                 env.loop = 0;
8532                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8533                                 goto redo;
8534                         }
8535                         goto out_all_pinned;
8536                 }
8537         }
8538
8539         if (!ld_moved) {
8540                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8541                 /*
8542                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8543                  * We do not want newidle balance, which can be very
8544                  * frequent, pollute the failure counter causing
8545                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8546                  */
8547                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8548                         sd->nr_balance_failed++;
8549
8550                 if (need_active_balance(&env)) {
8551                         unsigned long flags;
8552
8553                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8554
8555                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8556                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8557                          * moved to this_cpu
8558                          */
8559                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8560                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8561                                                             flags);
8562                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8563                                 goto out_one_pinned;
8564                         }
8565
8566                         /*
8567                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8568                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8569                          * only after active load balance is finished.
8570                          */
8571                         if (!busiest->active_balance) {
8572                                 busiest->active_balance = 1;
8573                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8574                                 active_balance = 1;
8575                         }
8576                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8577
8578                         if (active_balance) {
8579                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8580                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8581                                         &busiest->active_balance_work);
8582                         }
8583
8584                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8585                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8586                 }
8587         } else
8588                 sd->nr_balance_failed = 0;
8589
8590         if (likely(!active_balance)) {
8591                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8592                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8593         } else {
8594                 /*
8595                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8596                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8597                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8598                  * detach_tasks).
8599                  */
8600                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8601                         sd->balance_interval *= 2;
8602         }
8603
8604         goto out;
8605
8606 out_balanced:
8607         /*
8608          * We reach balance although we may have faced some affinity
8609          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8610          */
8611         if (sd_parent) {
8612                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8613
8614                 if (*group_imbalance)
8615                         *group_imbalance = 0;
8616         }
8617
8618 out_all_pinned:
8619         /*
8620          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8621          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8622          * can try to migrate them.
8623          */
8624         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8625
8626         sd->nr_balance_failed = 0;
8627
8628 out_one_pinned:
8629         /* tune up the balancing interval */
8630         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8631                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8632                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8633                 sd->balance_interval *= 2;
8634
8635         ld_moved = 0;
8636 out:
8637         return ld_moved;
8638 }
8639
8640 static inline unsigned long
8641 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8642 {
8643         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8644
8645         if (cpu_busy)
8646                 interval *= sd->busy_factor;
8647
8648         /* scale ms to jiffies */
8649         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8650         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8651
8652         return interval;
8653 }
8654
8655 static inline void
8656 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8657 {
8658         unsigned long interval, next;
8659
8660         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8661         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8662         next = sd->last_balance + interval;
8663
8664         if (time_after(*next_balance, next))
8665                 *next_balance = next;
8666 }
8667
8668 /*
8669  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8670  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8671  */
8672 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8673 {
8674         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8675         int this_cpu = this_rq->cpu;
8676         struct sched_domain *sd;
8677         int pulled_task = 0;
8678         u64 curr_cost = 0;
8679
8680         /*
8681          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8682          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8683          */
8684         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8685
8686         /*
8687          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
8688          */
8689         if (!cpu_active(this_cpu))
8690                 return 0;
8691
8692         /*
8693          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8694          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8695          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8696          * re-start the picking loop.
8697          */
8698         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8699
8700         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8701             !this_rq->rd->overload) {
8702                 rcu_read_lock();
8703                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8704                 if (sd)
8705                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8706                 rcu_read_unlock();
8707
8708                 goto out;
8709         }
8710
8711         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8712
8713         update_blocked_averages(this_cpu);
8714         rcu_read_lock();
8715         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8716                 int continue_balancing = 1;
8717                 u64 t0, domain_cost;
8718
8719                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8720                         continue;
8721
8722                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8723                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8724                         break;
8725                 }
8726
8727                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8728                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8729
8730                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8731                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8732                                                    &continue_balancing);
8733
8734                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8735                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8736                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8737
8738                         curr_cost += domain_cost;
8739                 }
8740
8741                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8742
8743                 /*
8744                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8745                  * now runnable tasks on this rq.
8746                  */
8747                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8748                         break;
8749         }
8750         rcu_read_unlock();
8751
8752         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8753
8754         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8755                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8756
8757         /*
8758          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8759          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8760          * pretend we pulled a task.
8761          */
8762         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8763                 pulled_task = 1;
8764
8765 out:
8766         /* Move the next balance forward */
8767         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8768                 this_rq->next_balance = next_balance;
8769
8770         /* Is there a task of a high priority class? */
8771         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8772                 pulled_task = -1;
8773
8774         if (pulled_task)
8775                 this_rq->idle_stamp = 0;
8776
8777         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8778
8779         return pulled_task;
8780 }
8781
8782 /*
8783  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8784  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8785  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8786  * avoids physical / logical imbalances.
8787  */
8788 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8789 {
8790         struct rq *busiest_rq = data;
8791         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8792         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8793         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8794         struct sched_domain *sd;
8795         struct task_struct *p = NULL;
8796         struct rq_flags rf;
8797
8798         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8799         /*
8800          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8801          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8802          * inactive CPUs.
8803          */
8804         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8805                 goto out_unlock;
8806
8807         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8808         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8809                      !busiest_rq->active_balance))
8810                 goto out_unlock;
8811
8812         /* Is there any task to move? */
8813         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8814                 goto out_unlock;
8815
8816         /*
8817          * This condition is "impossible", if it occurs
8818          * we need to fix it. Originally reported by
8819          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8820          */
8821         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8822
8823         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8824         rcu_read_lock();
8825         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8826                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8827                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8828                                 break;
8829         }
8830
8831         if (likely(sd)) {
8832                 struct lb_env env = {
8833                         .sd             = sd,
8834                         .dst_cpu        = target_cpu,
8835                         .dst_rq         = target_rq,
8836                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8837                         .src_rq         = busiest_rq,
8838                         .idle           = CPU_IDLE,
8839                         /*
8840                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8841                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8842                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8843                          * about DST_PINNED.
8844                          */
8845                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8846                 };
8847
8848                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8849                 update_rq_clock(busiest_rq);
8850
8851                 p = detach_one_task(&env);
8852                 if (p) {
8853                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8854                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8855                         sd->nr_balance_failed = 0;
8856                 } else {
8857                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8858                 }
8859         }
8860         rcu_read_unlock();
8861 out_unlock:
8862         busiest_rq->active_balance = 0;
8863         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8864
8865         if (p)
8866                 attach_one_task(target_rq, p);
8867
8868         local_irq_enable();
8869
8870         return 0;
8871 }
8872
8873 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8874 {
8875         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8876 }
8877
8878 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8879 /*
8880  * idle load balancing details
8881  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8882  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8883  *   load balancing for all the idle CPUs.
8884  */
8885 static struct {
8886         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8887         atomic_t nr_cpus;
8888         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8889 } nohz ____cacheline_aligned;
8890
8891 static inline int find_new_ilb(void)
8892 {
8893         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8894
8895         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8896                 return ilb;
8897
8898         return nr_cpu_ids;
8899 }
8900
8901 /*
8902  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8903  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8904  * CPU (if there is one).
8905  */
8906 static void nohz_balancer_kick(void)
8907 {
8908         int ilb_cpu;
8909
8910         nohz.next_balance++;
8911
8912         ilb_cpu = find_new_ilb();
8913
8914         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8915                 return;
8916
8917         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8918                 return;
8919         /*
8920          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8921          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8922          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8923          * will be run before returning from the IPI.
8924          */
8925         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8926         return;
8927 }
8928
8929 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8930 {
8931         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8932                 /*
8933                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8934                  */
8935                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8936                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8937                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8938                 }
8939                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8940         }
8941 }
8942
8943 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8944 {
8945         struct sched_domain *sd;
8946         int cpu = smp_processor_id();
8947
8948         rcu_read_lock();
8949         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8950
8951         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8952                 goto unlock;
8953         sd->nohz_idle = 0;
8954
8955         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8956 unlock:
8957         rcu_read_unlock();
8958 }
8959
8960 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8961 {
8962         struct sched_domain *sd;
8963         int cpu = smp_processor_id();
8964
8965         rcu_read_lock();
8966         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8967
8968         if (!sd || sd->nohz_idle)
8969                 goto unlock;
8970         sd->nohz_idle = 1;
8971
8972         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8973 unlock:
8974         rcu_read_unlock();
8975 }
8976
8977 /*
8978  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8979  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8980  */
8981 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8982 {
8983         /*
8984          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8985          */
8986         if (!cpu_active(cpu))
8987                 return;
8988
8989         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
8990         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
8991                 return;
8992
8993         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8994                 return;
8995
8996         /*
8997          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8998          */
8999         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
9000                 return;
9001
9002         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9003         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9004         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
9005 }
9006 #endif
9007
9008 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9009
9010 /*
9011  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9012  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9013  */
9014 void update_max_interval(void)
9015 {
9016         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9017 }
9018
9019 /*
9020  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9021  * and initiates a balancing operation if so.
9022  *
9023  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9024  */
9025 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9026 {
9027         int continue_balancing = 1;
9028         int cpu = rq->cpu;
9029         unsigned long interval;
9030         struct sched_domain *sd;
9031         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9032         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9033         int update_next_balance = 0;
9034         int need_serialize, need_decay = 0;
9035         u64 max_cost = 0;
9036
9037         update_blocked_averages(cpu);
9038
9039         rcu_read_lock();
9040         for_each_domain(cpu, sd) {
9041                 /*
9042                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9043                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9044                  */
9045                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9046                         sd->max_newidle_lb_cost =
9047                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9048                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9049                         need_decay = 1;
9050                 }
9051                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9052
9053                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9054                         continue;
9055
9056                 /*
9057                  * Stop the load balance at this level. There is another
9058                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9059                  * actively.
9060                  */
9061                 if (!continue_balancing) {
9062                         if (need_decay)
9063                                 continue;
9064                         break;
9065                 }
9066
9067                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9068
9069                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9070                 if (need_serialize) {
9071                         if (!spin_trylock(&balancing))
9072                                 goto out;
9073                 }
9074
9075                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9076                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9077                                 /*
9078                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9079                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9080                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9081                                  */
9082                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9083                         }
9084                         sd->last_balance = jiffies;
9085                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9086                 }
9087                 if (need_serialize)
9088                         spin_unlock(&balancing);
9089 out:
9090                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9091                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9092                         update_next_balance = 1;
9093                 }
9094         }
9095         if (need_decay) {
9096                 /*
9097                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9098                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9099                  */
9100                 rq->max_idle_balance_cost =
9101                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9102         }
9103         rcu_read_unlock();
9104
9105         /*
9106          * next_balance will be updated only when there is a need.
9107          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9108          * updated.
9109          */
9110         if (likely(update_next_balance)) {
9111                 rq->next_balance = next_balance;
9112
9113 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9114                 /*
9115                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9116                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9117                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9118                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9119                  * balance for itself and we need to update the
9120                  * nohz.next_balance accordingly.
9121                  */
9122                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9123                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9124 #endif
9125         }
9126 }
9127
9128 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9129 /*
9130  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9131  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9132  */
9133 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9134 {
9135         int this_cpu = this_rq->cpu;
9136         struct rq *rq;
9137         int balance_cpu;
9138         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9139         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9140         int update_next_balance = 0;
9141
9142         if (idle != CPU_IDLE ||
9143             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
9144                 goto end;
9145
9146         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9147                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9148                         continue;
9149
9150                 /*
9151                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
9152                  * work being done for other cpus. Next load
9153                  * balancing owner will pick it up.
9154                  */
9155                 if (need_resched())
9156                         break;
9157
9158                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9159
9160                 /*
9161                  * If time for next balance is due,
9162                  * do the balance.
9163                  */
9164                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9165                         struct rq_flags rf;
9166
9167                         rq_lock_irq(rq, &rf);
9168                         update_rq_clock(rq);
9169                         cpu_load_update_idle(rq);
9170                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
9171
9172                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9173                 }
9174
9175                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9176                         next_balance = rq->next_balance;
9177                         update_next_balance = 1;
9178                 }
9179         }
9180
9181         /*
9182          * next_balance will be updated only when there is a need.
9183          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9184          * updated.
9185          */
9186         if (likely(update_next_balance))
9187                 nohz.next_balance = next_balance;
9188 end:
9189         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
9190 }
9191
9192 /*
9193  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9194  * of an idle cpu in the system.
9195  *   - This rq has more than one task.
9196  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9197  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9198  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9199  *     multiple busy cpu.
9200  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9201  *     domain span are idle.
9202  */
9203 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9204 {
9205         unsigned long now = jiffies;
9206         struct sched_domain_shared *sds;
9207         struct sched_domain *sd;
9208         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9209         bool kick = false;
9210
9211         if (unlikely(rq->idle_balance))
9212                 return false;
9213
9214        /*
9215         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9216         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9217         */
9218         set_cpu_sd_state_busy();
9219         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9220
9221         /*
9222          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9223          * balancing.
9224          */
9225         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9226                 return false;
9227
9228         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9229                 return false;
9230
9231         if (rq->nr_running >= 2)
9232                 return true;
9233
9234         rcu_read_lock();
9235         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9236         if (sds) {
9237                 /*
9238                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9239                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9240                  */
9241                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9242                 if (nr_busy > 1) {
9243                         kick = true;
9244                         goto unlock;
9245                 }
9246
9247         }
9248
9249         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9250         if (sd) {
9251                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9252                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9253                         kick = true;
9254                         goto unlock;
9255                 }
9256         }
9257
9258         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9259         if (sd) {
9260                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9261                         if (i == cpu ||
9262                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9263                                 continue;
9264
9265                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9266                                 kick = true;
9267                                 goto unlock;
9268                         }
9269                 }
9270         }
9271 unlock:
9272         rcu_read_unlock();
9273         return kick;
9274 }
9275 #else
9276 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9277 #endif
9278
9279 /*
9280  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9281  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9282  */
9283 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9284 {
9285         struct rq *this_rq = this_rq();
9286         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9287                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9288
9289         /*
9290          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9291          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9292          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9293          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9294          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9295          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9296          */
9297         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9298         rebalance_domains(this_rq, idle);
9299 }
9300
9301 /*
9302  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9303  */
9304 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9305 {
9306         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9307         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9308                 return;
9309
9310         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9311                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9312 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9313         if (nohz_kick_needed(rq))
9314                 nohz_balancer_kick();
9315 #endif
9316 }
9317
9318 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9319 {
9320         update_sysctl();
9321
9322         update_runtime_enabled(rq);
9323 }
9324
9325 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9326 {
9327         update_sysctl();
9328
9329         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9330         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9331 }
9332
9333 #endif /* CONFIG_SMP */
9334
9335 /*
9336  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9337  */
9338 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9339 {
9340         struct cfs_rq *cfs_rq;
9341         struct sched_entity *se = &curr->se;
9342
9343         for_each_sched_entity(se) {
9344                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9345                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9346         }
9347
9348         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9349                 task_tick_numa(rq, curr);
9350 }
9351
9352 /*
9353  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9354  *  - child not yet on the tasklist
9355  *  - preemption disabled
9356  */
9357 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9358 {
9359         struct cfs_rq *cfs_rq;
9360         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9361         struct rq *rq = this_rq();
9362         struct rq_flags rf;
9363
9364         rq_lock(rq, &rf);
9365         update_rq_clock(rq);
9366
9367         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9368         curr = cfs_rq->curr;
9369         if (curr) {
9370                 update_curr(cfs_rq);
9371                 se->vruntime = curr->vruntime;
9372         }
9373         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9374
9375         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9376                 /*
9377                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9378                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9379                  */
9380                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9381                 resched_curr(rq);
9382         }
9383
9384         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9385         rq_unlock(rq, &rf);
9386 }
9387
9388 /*
9389  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9390  * the current task.
9391  */
9392 static void
9393 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9394 {
9395         if (!task_on_rq_queued(p))
9396                 return;
9397
9398         /*
9399          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9400          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9401          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9402          */
9403         if (rq->curr == p) {
9404                 if (p->prio > oldprio)
9405                         resched_curr(rq);
9406         } else
9407                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9408 }
9409
9410 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9411 {
9412         struct sched_entity *se = &p->se;
9413
9414         /*
9415          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9416          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9417          * vruntime.
9418          */
9419         if (p->on_rq)
9420                 return true;
9421
9422         /*
9423          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9424          * But there are some cases where it has already been normalized:
9425          *
9426          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9427          *   wake_up_new_task().
9428          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9429          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9430          */
9431         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9432                 return true;
9433
9434         return false;
9435 }
9436
9437 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9438 /*
9439  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9440  * visible to the root
9441  */
9442 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9443 {
9444         struct cfs_rq *cfs_rq;
9445
9446         /* Start to propagate at parent */
9447         se = se->parent;
9448
9449         for_each_sched_entity(se) {
9450                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9451
9452                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9453                         break;
9454
9455                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9456         }
9457 }
9458 #else
9459 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9460 #endif
9461
9462 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9463 {
9464         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9465
9466         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9467         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9468         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9469         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9470         propagate_entity_cfs_rq(se);
9471 }
9472
9473 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9474 {
9475         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9476
9477 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9478         /*
9479          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9480          * class maintain depth value), reset depth properly.
9481          */
9482         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9483 #endif
9484
9485         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9486         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9487         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9488         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9489         propagate_entity_cfs_rq(se);
9490 }
9491
9492 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9493 {
9494         struct sched_entity *se = &p->se;
9495         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9496
9497         if (!vruntime_normalized(p)) {
9498                 /*
9499                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9500                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9501                  */
9502                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9503                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9504         }
9505
9506         detach_entity_cfs_rq(se);
9507 }
9508
9509 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9510 {
9511         struct sched_entity *se = &p->se;
9512         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9513
9514         attach_entity_cfs_rq(se);
9515
9516         if (!vruntime_normalized(p))
9517                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9518 }
9519
9520 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9521 {
9522         detach_task_cfs_rq(p);
9523 }
9524
9525 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9526 {
9527         attach_task_cfs_rq(p);
9528
9529         if (task_on_rq_queued(p)) {
9530                 /*
9531                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9532                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9533                  * if we can still preempt the current task.
9534                  */
9535                 if (rq->curr == p)
9536                         resched_curr(rq);
9537                 else
9538                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9539         }
9540 }
9541
9542 /* Account for a task changing its policy or group.
9543  *
9544  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9545  * migrates between groups/classes.
9546  */
9547 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9548 {
9549         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9550
9551         for_each_sched_entity(se) {
9552                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9553
9554                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9555                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9556                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9557         }
9558 }
9559
9560 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9561 {
9562         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
9563         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9564 #ifndef CONFIG_64BIT
9565         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9566 #endif
9567 #ifdef CONFIG_SMP
9568         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
9569 #endif
9570 }
9571
9572 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9573 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9574 {
9575         struct sched_entity *se = &p->se;
9576
9577         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9578         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9579 }
9580
9581 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9582 {
9583         detach_task_cfs_rq(p);
9584         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9585
9586 #ifdef CONFIG_SMP
9587         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9588         p->se.avg.last_update_time = 0;
9589 #endif
9590         attach_task_cfs_rq(p);
9591 }
9592
9593 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9594 {
9595         switch (type) {
9596         case TASK_SET_GROUP:
9597                 task_set_group_fair(p);
9598                 break;
9599
9600         case TASK_MOVE_GROUP:
9601                 task_move_group_fair(p);
9602                 break;
9603         }
9604 }
9605
9606 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9607 {
9608         int i;
9609
9610         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9611
9612         for_each_possible_cpu(i) {
9613                 if (tg->cfs_rq)
9614                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9615                 if (tg->se)
9616                         kfree(tg->se[i]);
9617         }
9618
9619         kfree(tg->cfs_rq);
9620         kfree(tg->se);
9621 }
9622
9623 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9624 {
9625         struct sched_entity *se;
9626         struct cfs_rq *cfs_rq;
9627         int i;
9628
9629         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9630         if (!tg->cfs_rq)
9631                 goto err;
9632         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9633         if (!tg->se)
9634                 goto err;
9635
9636         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9637
9638         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9639
9640         for_each_possible_cpu(i) {
9641                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9642                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9643                 if (!cfs_rq)
9644                         goto err;
9645
9646                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9647                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9648                 if (!se)
9649                         goto err_free_rq;
9650
9651                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9652                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9653                 init_entity_runnable_average(se);
9654         }
9655
9656         return 1;
9657
9658 err_free_rq:
9659         kfree(cfs_rq);
9660 err:
9661         return 0;
9662 }
9663
9664 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9665 {
9666         struct sched_entity *se;
9667         struct rq *rq;
9668         int i;
9669
9670         for_each_possible_cpu(i) {
9671                 rq = cpu_rq(i);
9672                 se = tg->se[i];
9673
9674                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9675                 update_rq_clock(rq);
9676                 attach_entity_cfs_rq(se);
9677                 sync_throttle(tg, i);
9678                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9679         }
9680 }
9681
9682 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9683 {
9684         unsigned long flags;
9685         struct rq *rq;
9686         int cpu;
9687
9688         for_each_possible_cpu(cpu) {
9689                 if (tg->se[cpu])
9690                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9691
9692                 /*
9693                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9694                  * check on_list without danger of it being re-added.
9695                  */
9696                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9697                         continue;
9698
9699                 rq = cpu_rq(cpu);
9700
9701                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9702                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9703                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9704         }
9705 }
9706
9707 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9708                         struct sched_entity *se, int cpu,
9709                         struct sched_entity *parent)
9710 {
9711         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9712
9713         cfs_rq->tg = tg;
9714         cfs_rq->rq = rq;
9715         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9716
9717         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9718         tg->se[cpu] = se;
9719
9720         /* se could be NULL for root_task_group */
9721         if (!se)
9722                 return;
9723
9724         if (!parent) {
9725                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9726                 se->depth = 0;
9727         } else {
9728                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9729                 se->depth = parent->depth + 1;
9730         }
9731
9732         se->my_q = cfs_rq;
9733         /* guarantee group entities always have weight */
9734         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9735         se->parent = parent;
9736 }
9737
9738 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9739
9740 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9741 {
9742         int i;
9743
9744         /*
9745          * We can't change the weight of the root cgroup.
9746          */
9747         if (!tg->se[0])
9748                 return -EINVAL;
9749
9750         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9751
9752         mutex_lock(&shares_mutex);
9753         if (tg->shares == shares)
9754                 goto done;
9755
9756         tg->shares = shares;
9757         for_each_possible_cpu(i) {
9758                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9759                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9760                 struct rq_flags rf;
9761
9762                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9763                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9764                 update_rq_clock(rq);
9765                 for_each_sched_entity(se) {
9766                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9767                         update_cfs_group(se);
9768                 }
9769                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9770         }
9771
9772 done:
9773         mutex_unlock(&shares_mutex);
9774         return 0;
9775 }
9776 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9777
9778 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9779
9780 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9781 {
9782         return 1;
9783 }
9784
9785 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9786
9787 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9788
9789 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9790
9791
9792 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9793 {
9794         struct sched_entity *se = &task->se;
9795         unsigned int rr_interval = 0;
9796
9797         /*
9798          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9799          * idle runqueue:
9800          */
9801         if (rq->cfs.load.weight)
9802                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9803
9804         return rr_interval;
9805 }
9806
9807 /*
9808  * All the scheduling class methods:
9809  */
9810 const struct sched_class fair_sched_class = {
9811         .next                   = &idle_sched_class,
9812         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9813         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9814         .yield_task             = yield_task_fair,
9815         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9816
9817         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9818
9819         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9820         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9821
9822 #ifdef CONFIG_SMP
9823         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9824         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9825
9826         .rq_online              = rq_online_fair,
9827         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9828
9829         .task_dead              = task_dead_fair,
9830         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9831 #endif
9832
9833         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9834         .task_tick              = task_tick_fair,
9835         .task_fork              = task_fork_fair,
9836
9837         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9838         .switched_from          = switched_from_fair,
9839         .switched_to            = switched_to_fair,
9840
9841         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9842
9843         .update_curr            = update_curr_fair,
9844
9845 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9846         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9847 #endif
9848 };
9849
9850 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9851 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9852 {
9853         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9854
9855         rcu_read_lock();
9856         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
9857                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9858         rcu_read_unlock();
9859 }
9860
9861 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9862 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9863 {
9864         int node;
9865         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9866
9867         for_each_online_node(node) {
9868                 if (p->numa_faults) {
9869                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9870                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9871                 }
9872                 if (p->numa_group) {
9873                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9874                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9875                 }
9876                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9877         }
9878 }
9879 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9880 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9881
9882 __init void init_sched_fair_class(void)
9883 {
9884 #ifdef CONFIG_SMP
9885         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9886
9887 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9888         nohz.next_balance = jiffies;
9889         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9890 #endif
9891 #endif /* SMP */
9892
9893 }