OSDN Git Service

d706cf4fda99bbd4eaf52b605d3d4b7fa57b9b6f
[sagit-ice-cold/kernel_xiaomi_msm8998.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/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 #else
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * Update the current task's runtime statistics.
698  */
699 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
700 {
701         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
702         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
703         u64 delta_exec;
704
705         if (unlikely(!curr))
706                 return;
707
708         delta_exec = now - curr->exec_start;
709         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
710                 return;
711
712         curr->exec_start = now;
713
714         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
715                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
716
717         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
718         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
719
720         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722
723         if (entity_is_task(curr)) {
724                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
725
726                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
727                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
728                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
729         }
730
731         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
732 }
733
734 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
735 {
736         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
737 }
738
739 static inline void
740 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
741 {
742         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
743 }
744
745 /*
746  * Task is being enqueued - update stats:
747  */
748 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
749 {
750         /*
751          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
752          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
753          */
754         if (se != cfs_rq->curr)
755                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
756 }
757
758 static void
759 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
760 {
761         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
762                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
763         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
764         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
767         if (entity_is_task(se)) {
768                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
769                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
770         }
771 #endif
772         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
773 }
774
775 static inline void
776 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         /*
779          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
780          * waiting task:
781          */
782         if (se != cfs_rq->curr)
783                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
784 }
785
786 /*
787  * We are picking a new current task - update its stats:
788  */
789 static inline void
790 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
791 {
792         /*
793          * We are starting a new run period:
794          */
795         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
796 }
797
798 /**************************************************
799  * Scheduling class queueing methods:
800  */
801
802 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
803 /*
804  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
805  * calculated based on the tasks virtual memory size and
806  * numa_balancing_scan_size.
807  */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
810
811 /* Portion of address space to scan in MB */
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
813
814 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
816
817 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
818 {
819         unsigned long rss = 0;
820         unsigned long nr_scan_pages;
821
822         /*
823          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
824          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
825          * on resident pages
826          */
827         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
828         rss = get_mm_rss(p->mm);
829         if (!rss)
830                 rss = nr_scan_pages;
831
832         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
833         return rss / nr_scan_pages;
834 }
835
836 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
837 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
838
839 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
840 {
841         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
842         unsigned int scan, floor;
843         unsigned int windows = 1;
844
845         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
846                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
847         floor = 1000 / windows;
848
849         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
850         return max_t(unsigned int, floor, scan);
851 }
852
853 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
854 {
855         unsigned int smin = task_scan_min(p);
856         unsigned int smax;
857
858         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
859         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
860         return max(smin, smax);
861 }
862
863 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
864 {
865         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
866         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
867 }
868
869 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
870 {
871         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
872         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
873 }
874
875 struct numa_group {
876         atomic_t refcount;
877
878         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
879         int nr_tasks;
880         pid_t gid;
881
882         struct rcu_head rcu;
883         nodemask_t active_nodes;
884         unsigned long total_faults;
885         /*
886          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
887          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
888          * more by CPU use than by memory faults.
889          */
890         unsigned long *faults_cpu;
891         unsigned long faults[0];
892 };
893
894 /* Shared or private faults. */
895 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
896
897 /* Memory and CPU locality */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
899
900 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
902
903 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
904 {
905         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
906 }
907
908 /*
909  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
910  * occupy the first half of the array. The second half of the
911  * array is for current counters, which are averaged into the
912  * first set by task_numa_placement.
913  */
914 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
915 {
916         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
917 }
918
919 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_faults)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
925                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
926 }
927
928 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
929 {
930         if (!p->numa_group)
931                 return 0;
932
933         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
934                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
935 }
936
937 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
938 {
939         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
940                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
941 }
942
943 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
944 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
945                                         int maxdist, bool task)
946 {
947         unsigned long score = 0;
948         int node;
949
950         /*
951          * All nodes are directly connected, and the same distance
952          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
953          */
954         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
955                 return 0;
956
957         /*
958          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
959          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
960          */
961         for_each_online_node(node) {
962                 unsigned long faults;
963                 int dist = node_distance(nid, node);
964
965                 /*
966                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
967                  * for placement; nid was already counted.
968                  */
969                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
970                         continue;
971
972                 /*
973                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
974                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
975                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
976                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
977                  * of each group. Skip other nodes.
978                  */
979                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
980                                         dist > maxdist)
981                         continue;
982
983                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
984                 if (task)
985                         faults = task_faults(p, node);
986                 else
987                         faults = group_faults(p, node);
988
989                 /*
990                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
991                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
992                  * directly connected bounce traffic through intermediate
993                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
994                  * The further away a node is, the less the faults count.
995                  * This seems to result in good task placement.
996                  */
997                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
998                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
999                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1000                 }
1001
1002                 score += faults;
1003         }
1004
1005         return score;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1010  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1011  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1012  * evenly spread out between numa nodes.
1013  */
1014 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1015                                         int dist)
1016 {
1017         unsigned long faults, total_faults;
1018
1019         if (!p->numa_faults)
1020                 return 0;
1021
1022         total_faults = p->total_numa_faults;
1023
1024         if (!total_faults)
1025                 return 0;
1026
1027         faults = task_faults(p, nid);
1028         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1029
1030         return 1000 * faults / total_faults;
1031 }
1032
1033 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1034                                          int dist)
1035 {
1036         unsigned long faults, total_faults;
1037
1038         if (!p->numa_group)
1039                 return 0;
1040
1041         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1042
1043         if (!total_faults)
1044                 return 0;
1045
1046         faults = group_faults(p, nid);
1047         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1048
1049         return 1000 * faults / total_faults;
1050 }
1051
1052 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1053                                 int src_nid, int dst_cpu)
1054 {
1055         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1056         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1057         int last_cpupid, this_cpupid;
1058
1059         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1060
1061         /*
1062          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1063          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1064          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1065          *
1066          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1067          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1068          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1069          *
1070          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1071          * same result twice in a row, given these samples are fully
1072          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1073          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1074          *
1075          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1076          * act on an unlikely task<->page relation.
1077          */
1078         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1079         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1080                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1081                 return false;
1082
1083         /* Always allow migrate on private faults */
1084         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1085                 return true;
1086
1087         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1088         if (!ng)
1089                 return true;
1090
1091         /*
1092          * Do not migrate if the destination is not a node that
1093          * is actively used by this numa group.
1094          */
1095         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1096                 return false;
1097
1098         /*
1099          * Source is a node that is not actively used by this
1100          * numa group, while the destination is. Migrate.
1101          */
1102         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1103                 return true;
1104
1105         /*
1106          * Both source and destination are nodes in active
1107          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1108          * by migrating from more heavily used groups, to less
1109          * heavily used ones, spreading the load around.
1110          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1111          */
1112         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1113 }
1114
1115 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1116 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1117 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1119 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1120
1121 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1122 struct numa_stats {
1123         unsigned long nr_running;
1124         unsigned long load;
1125
1126         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1127         unsigned long compute_capacity;
1128
1129         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1130         unsigned long task_capacity;
1131         int has_free_capacity;
1132 };
1133
1134 /*
1135  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1136  */
1137 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1138 {
1139         int smt, cpu, cpus = 0;
1140         unsigned long capacity;
1141
1142         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1143         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1144                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1145
1146                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1147                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1148                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1149
1150                 cpus++;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1155          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1156          * not find this node attractive.
1157          *
1158          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1159          * imbalance and bail there.
1160          */
1161         if (!cpus)
1162                 return;
1163
1164         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1165         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1166         capacity = cpus / smt; /* cores */
1167
1168         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1169                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1170         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1171 }
1172
1173 struct task_numa_env {
1174         struct task_struct *p;
1175
1176         int src_cpu, src_nid;
1177         int dst_cpu, dst_nid;
1178
1179         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1180
1181         int imbalance_pct;
1182         int dist;
1183
1184         struct task_struct *best_task;
1185         long best_imp;
1186         int best_cpu;
1187 };
1188
1189 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1190                              struct task_struct *p, long imp)
1191 {
1192         if (env->best_task)
1193                 put_task_struct(env->best_task);
1194
1195         env->best_task = p;
1196         env->best_imp = imp;
1197         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1198 }
1199
1200 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1201                                 struct task_numa_env *env)
1202 {
1203         long imb, old_imb;
1204         long orig_src_load, orig_dst_load;
1205         long src_capacity, dst_capacity;
1206
1207         /*
1208          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1209          *
1210          * src_load        dst_load
1211          * ------------ vs ---------
1212          * src_capacity    dst_capacity
1213          */
1214         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1215         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1216
1217         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1218         if (dst_load < src_load)
1219                 swap(dst_load, src_load);
1220
1221         /* Is the difference below the threshold? */
1222         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1223               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1224         if (imb <= 0)
1225                 return false;
1226
1227         /*
1228          * The imbalance is above the allowed threshold.
1229          * Compare it with the old imbalance.
1230          */
1231         orig_src_load = env->src_stats.load;
1232         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1233
1234         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1235                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1236
1237         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1238                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1239
1240         /* Would this change make things worse? */
1241         return (imb > old_imb);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1246  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1247  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1248  * be exchanged with the source task
1249  */
1250 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1251                               long taskimp, long groupimp)
1252 {
1253         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1254         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1255         struct task_struct *cur;
1256         long src_load, dst_load;
1257         long load;
1258         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1259         long moveimp = imp;
1260         int dist = env->dist;
1261         bool assigned = false;
1262
1263         rcu_read_lock();
1264
1265         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1266         cur = dst_rq->curr;
1267         /*
1268          * No need to move the exiting task or idle task.
1269          */
1270         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1271                 cur = NULL;
1272         else {
1273                 /*
1274                  * The task_struct must be protected here to protect the
1275                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1276                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1277                  * finish_task_switch()
1278                  *     --> put_task_struct()
1279                  *         --> __put_task_struct()
1280                  *             --> task_numa_free()
1281                  */
1282                 get_task_struct(cur);
1283         }
1284
1285         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1286
1287         /*
1288          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1289          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1290          */
1291         if (cur == env->p)
1292                 goto unlock;
1293
1294         /*
1295          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1296          * source and destination node. Calculate the total differential for
1297          * the source task and potential destination task. The more negative
1298          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1299          * be incurred if the tasks were swapped.
1300          */
1301         if (cur) {
1302                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1303                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1304                         goto unlock;
1305
1306                 /*
1307                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1308                  * in any group then look only at task weights.
1309                  */
1310                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1311                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1312                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1313                         /*
1314                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1315                          * tasks within a group over tiny differences.
1316                          */
1317                         if (cur->numa_group)
1318                                 imp -= imp/16;
1319                 } else {
1320                         /*
1321                          * Compare the group weights. If a task is all by
1322                          * itself (not part of a group), use the task weight
1323                          * instead.
1324                          */
1325                         if (cur->numa_group)
1326                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1327                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1328                         else
1329                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1330                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1331                 }
1332         }
1333
1334         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1335                 goto unlock;
1336
1337         if (!cur) {
1338                 /* Is there capacity at our destination? */
1339                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1340                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1341                         goto unlock;
1342
1343                 goto balance;
1344         }
1345
1346         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1347         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1348                         dst_rq->nr_running == 1)
1349                 goto assign;
1350
1351         /*
1352          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1353          */
1354 balance:
1355         load = task_h_load(env->p);
1356         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1357         src_load = env->src_stats.load - load;
1358
1359         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1360                 /*
1361                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1362                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1363                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1364                  * so an actually idle CPU will win.
1365                  */
1366                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1367                         imp = moveimp - 1;
1368                         put_task_struct(cur);
1369                         cur = NULL;
1370                         goto assign;
1371                 }
1372         }
1373
1374         if (imp <= env->best_imp)
1375                 goto unlock;
1376
1377         if (cur) {
1378                 load = task_h_load(cur);
1379                 dst_load -= load;
1380                 src_load += load;
1381         }
1382
1383         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1384                 goto unlock;
1385
1386         /*
1387          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1388          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1389          */
1390         if (!cur)
1391                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1392
1393 assign:
1394         assigned = true;
1395         task_numa_assign(env, cur, imp);
1396 unlock:
1397         rcu_read_unlock();
1398         /*
1399          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1400          * finished.
1401          */
1402         if (cur && !assigned)
1403                 put_task_struct(cur);
1404 }
1405
1406 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1407                                 long taskimp, long groupimp)
1408 {
1409         int cpu;
1410
1411         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1412                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1413                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1414                         continue;
1415
1416                 env->dst_cpu = cpu;
1417                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1418         }
1419 }
1420
1421 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1422 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1423 {
1424         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1425         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1426
1427         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1428                 return false;
1429
1430         /*
1431          * Only consider a task move if the source has a higher load
1432          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1433          *
1434          *      src->load                dst->load
1435          * --------------------- vs ---------------------
1436          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1437          */
1438         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1439
1440             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1441                 return true;
1442
1443         return false;
1444 }
1445
1446 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1447 {
1448         struct task_numa_env env = {
1449                 .p = p,
1450
1451                 .src_cpu = task_cpu(p),
1452                 .src_nid = task_node(p),
1453
1454                 .imbalance_pct = 112,
1455
1456                 .best_task = NULL,
1457                 .best_imp = 0,
1458                 .best_cpu = -1
1459         };
1460         struct sched_domain *sd;
1461         unsigned long taskweight, groupweight;
1462         int nid, ret, dist;
1463         long taskimp, groupimp;
1464
1465         /*
1466          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1467          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1468          *
1469          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1470          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1471          * to satisfy here.
1472          */
1473         rcu_read_lock();
1474         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1475         if (sd)
1476                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1477         rcu_read_unlock();
1478
1479         /*
1480          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1481          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1482          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1483          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1484          */
1485         if (unlikely(!sd)) {
1486                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1487                 return -EINVAL;
1488         }
1489
1490         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1491         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1492         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1493         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1494         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1495         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1496         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1497         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1498
1499         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1500         if (numa_has_capacity(&env))
1501                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1502
1503         /*
1504          * Look at other nodes in these cases:
1505          * - there is no space available on the preferred_nid
1506          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1507          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1508          *   we need to check other locations.
1509          */
1510         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1511                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1512                 for_each_online_node(nid) {
1513                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1514                                 continue;
1515
1516                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1517                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1518                                                 dist != env.dist) {
1519                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1520                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1521                         }
1522
1523                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1524                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1525                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1526                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1527                                 continue;
1528
1529                         env.dist = dist;
1530                         env.dst_nid = nid;
1531                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1532                         if (numa_has_capacity(&env))
1533                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1534                 }
1535         }
1536
1537         /*
1538          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1539          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1540          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1541          * settle down.
1542          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1543          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1544          */
1545         if (p->numa_group) {
1546                 if (env.best_cpu == -1)
1547                         nid = env.src_nid;
1548                 else
1549                         nid = env.dst_nid;
1550
1551                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1552                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1553         }
1554
1555         /* No better CPU than the current one was found. */
1556         if (env.best_cpu == -1)
1557                 return -EAGAIN;
1558
1559         /*
1560          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1561          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1562          */
1563         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1564
1565         if (env.best_task == NULL) {
1566                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1567                 if (ret != 0)
1568                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1569                 return ret;
1570         }
1571
1572         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1573         if (ret != 0)
1574                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1575         put_task_struct(env.best_task);
1576         return ret;
1577 }
1578
1579 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1580 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1581 {
1582         unsigned long interval = HZ;
1583
1584         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1585         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1586                 return;
1587
1588         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1589         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1590         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1591
1592         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1593         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1594                 return;
1595
1596         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1597         task_numa_migrate(p);
1598 }
1599
1600 /*
1601  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1602  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1603  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1604  * located.
1605  *
1606  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1607  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1608  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1609  * only removed when they drop below 3/16.
1610  */
1611 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1612 {
1613         unsigned long faults, max_faults = 0;
1614         int nid;
1615
1616         for_each_online_node(nid) {
1617                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1618                 if (faults > max_faults)
1619                         max_faults = faults;
1620         }
1621
1622         for_each_online_node(nid) {
1623                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1624                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1625                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1626                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1627                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1628                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1629         }
1630 }
1631
1632 /*
1633  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1634  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1635  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1636  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1637  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1638  */
1639 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1640 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1641
1642 /*
1643  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1644  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1645  * the page accesses are shared with other processes.
1646  * Otherwise, decrease the scan period.
1647  */
1648 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1649                         unsigned long shared, unsigned long private)
1650 {
1651         unsigned int period_slot;
1652         int ratio;
1653         int diff;
1654
1655         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1656         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1657
1658         /*
1659          * If there were no record hinting faults then either the task is
1660          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1661          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1662          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1663          * node is overloaded. In either case, scan slower
1664          */
1665         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1666                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1667                         p->numa_scan_period << 1);
1668
1669                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1670                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1671
1672                 return;
1673         }
1674
1675         /*
1676          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1677          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1678          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1679          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1680          */
1681         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1682         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1683         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1684                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1685                 if (!slot)
1686                         slot = 1;
1687                 diff = slot * period_slot;
1688         } else {
1689                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1690
1691                 /*
1692                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1693                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1694                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1695                  * speaking the intent is that there is little point
1696                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1697                  * simply bounce migrations uselessly
1698                  */
1699                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1700                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1701         }
1702
1703         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1704                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1705         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1706 }
1707
1708 /*
1709  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1710  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1711  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1712  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1713  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1714  */
1715 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1716 {
1717         u64 runtime, delta, now;
1718         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1719         now = p->se.exec_start;
1720         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1721
1722         if (p->last_task_numa_placement) {
1723                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1724                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1725         } else {
1726                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1727                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1728         }
1729
1730         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1731         p->last_task_numa_placement = now;
1732
1733         return delta;
1734 }
1735
1736 /*
1737  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1738  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1739  * otherwise workloads might not converge.
1740  */
1741 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1742 {
1743         nodemask_t nodes;
1744         int dist;
1745
1746         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1747         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1748                 return nid;
1749
1750         /*
1751          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1752          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1753          * both the node itself, and on nearby nodes.
1754          */
1755         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1756                 unsigned long score, max_score = 0;
1757                 int node, max_node = nid;
1758
1759                 dist = sched_max_numa_distance;
1760
1761                 for_each_online_node(node) {
1762                         score = group_weight(p, node, dist);
1763                         if (score > max_score) {
1764                                 max_score = score;
1765                                 max_node = node;
1766                         }
1767                 }
1768                 return max_node;
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1773          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1774          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1775          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1776          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1777          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1778          * keep the complexity of the search down.
1779          */
1780         nodes = node_online_map;
1781         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1782                 unsigned long max_faults = 0;
1783                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1784                 int a, b;
1785
1786                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1787                 if (!find_numa_distance(dist))
1788                         continue;
1789
1790                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1791                         unsigned long faults = 0;
1792                         nodemask_t this_group;
1793                         nodes_clear(this_group);
1794
1795                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1796                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1797                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1798                                         faults += group_faults(p, b);
1799                                         node_set(b, this_group);
1800                                         node_clear(b, nodes);
1801                                 }
1802                         }
1803
1804                         /* Remember the top group. */
1805                         if (faults > max_faults) {
1806                                 max_faults = faults;
1807                                 max_group = this_group;
1808                                 /*
1809                                  * subtle: at the smallest distance there is
1810                                  * just one node left in each "group", the
1811                                  * winner is the preferred nid.
1812                                  */
1813                                 nid = a;
1814                         }
1815                 }
1816                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1817                 if (!max_faults)
1818                         break;
1819                 nodes = max_group;
1820         }
1821         return nid;
1822 }
1823
1824 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1825 {
1826         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1827         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1828         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1829         unsigned long total_faults;
1830         u64 runtime, period;
1831         spinlock_t *group_lock = NULL;
1832
1833         /*
1834          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1835          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1836          * that the field is read in a single access:
1837          */
1838         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1839         if (p->numa_scan_seq == seq)
1840                 return;
1841         p->numa_scan_seq = seq;
1842         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1843
1844         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1845                        p->numa_faults_locality[1];
1846         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1847
1848         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1849         if (p->numa_group) {
1850                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1851                 spin_lock_irq(group_lock);
1852         }
1853
1854         /* Find the node with the highest number of faults */
1855         for_each_online_node(nid) {
1856                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1857                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1858                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1859                 int priv;
1860
1861                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1862                         long diff, f_diff, f_weight;
1863
1864                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1865                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1866                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1867                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1868
1869                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1870                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1871                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1872                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1873
1874                         /*
1875                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1876                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1877                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1878                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1879                          * faults are less important.
1880                          */
1881                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1882                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1883                                    (total_faults + 1);
1884                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1885                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1886
1887                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1888                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1889                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1890                         p->total_numa_faults += diff;
1891                         if (p->numa_group) {
1892                                 /*
1893                                  * safe because we can only change our own group
1894                                  *
1895                                  * mem_idx represents the offset for a given
1896                                  * nid and priv in a specific region because it
1897                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1898                                  */
1899                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1900                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1901                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1902                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1903                         }
1904                 }
1905
1906                 if (faults > max_faults) {
1907                         max_faults = faults;
1908                         max_nid = nid;
1909                 }
1910
1911                 if (group_faults > max_group_faults) {
1912                         max_group_faults = group_faults;
1913                         max_group_nid = nid;
1914                 }
1915         }
1916
1917         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1918
1919         if (p->numa_group) {
1920                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1921                 spin_unlock_irq(group_lock);
1922                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1923         }
1924
1925         if (max_faults) {
1926                 /* Set the new preferred node */
1927                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1928                         sched_setnuma(p, max_nid);
1929
1930                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1931                         numa_migrate_preferred(p);
1932         }
1933 }
1934
1935 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1936 {
1937         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1938 }
1939
1940 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1941 {
1942         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1943                 kfree_rcu(grp, rcu);
1944 }
1945
1946 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1947                         int *priv)
1948 {
1949         struct numa_group *grp, *my_grp;
1950         struct task_struct *tsk;
1951         bool join = false;
1952         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1953         int i;
1954
1955         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1956                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1957                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1958
1959                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1960                 if (!grp)
1961                         return;
1962
1963                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1964                 spin_lock_init(&grp->lock);
1965                 grp->gid = p->pid;
1966                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1967                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1968                                                 nr_node_ids;
1969
1970                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1971
1972                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1973                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1974
1975                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1976
1977                 grp->nr_tasks++;
1978                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1979         }
1980
1981         rcu_read_lock();
1982         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1983
1984         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1985                 goto no_join;
1986
1987         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1988         if (!grp)
1989                 goto no_join;
1990
1991         my_grp = p->numa_group;
1992         if (grp == my_grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         /*
1996          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1997          * the other task will join us.
1998          */
1999         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2000                 goto no_join;
2001
2002         /*
2003          * Tie-break on the grp address.
2004          */
2005         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2006                 goto no_join;
2007
2008         /* Always join threads in the same process. */
2009         if (tsk->mm == current->mm)
2010                 join = true;
2011
2012         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2013         if (flags & TNF_SHARED)
2014                 join = true;
2015
2016         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2017         *priv = !join;
2018
2019         if (join && !get_numa_group(grp))
2020                 goto no_join;
2021
2022         rcu_read_unlock();
2023
2024         if (!join)
2025                 return;
2026
2027         BUG_ON(irqs_disabled());
2028         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2029
2030         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2031                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2032                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2033         }
2034         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2035         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2036
2037         my_grp->nr_tasks--;
2038         grp->nr_tasks++;
2039
2040         spin_unlock(&my_grp->lock);
2041         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2042
2043         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2044
2045         put_numa_group(my_grp);
2046         return;
2047
2048 no_join:
2049         rcu_read_unlock();
2050         return;
2051 }
2052
2053 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2054 {
2055         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2056         void *numa_faults = p->numa_faults;
2057         unsigned long flags;
2058         int i;
2059
2060         if (grp) {
2061                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2062                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2063                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2064                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2065
2066                 grp->nr_tasks--;
2067                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2068                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2069                 put_numa_group(grp);
2070         }
2071
2072         p->numa_faults = NULL;
2073         kfree(numa_faults);
2074 }
2075
2076 /*
2077  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2078  */
2079 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2080 {
2081         struct task_struct *p = current;
2082         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2083         int cpu_node = task_node(current);
2084         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2085         int priv;
2086
2087         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2088                 return;
2089
2090         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2091         if (!p->mm)
2092                 return;
2093
2094         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2095         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2096                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2097                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2098
2099                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2100                 if (!p->numa_faults)
2101                         return;
2102
2103                 p->total_numa_faults = 0;
2104                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2105         }
2106
2107         /*
2108          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2109          * to be private if the accessing pid has not changed
2110          */
2111         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2112                 priv = 1;
2113         } else {
2114                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2115                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2116                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2117         }
2118
2119         /*
2120          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2121          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2122          * actively using should be counted as local. This allows the
2123          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2124          */
2125         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2126                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2127                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2128                 local = 1;
2129
2130         task_numa_placement(p);
2131
2132         /*
2133          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2134          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2135          */
2136         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2137                 numa_migrate_preferred(p);
2138
2139         if (migrated)
2140                 p->numa_pages_migrated += pages;
2141         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2142                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2143
2144         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2145         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2146         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2147 }
2148
2149 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2150 {
2151         /*
2152          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2153          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2154          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2155          * much of an issue though, since this is just used for
2156          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2157          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2158          */
2159         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2160         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2161 }
2162
2163 /*
2164  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2165  * Triggered from task_tick_numa().
2166  */
2167 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2168 {
2169         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2170         struct task_struct *p = current;
2171         struct mm_struct *mm = p->mm;
2172         struct vm_area_struct *vma;
2173         unsigned long start, end;
2174         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2175         long pages, virtpages;
2176
2177         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2178
2179         work->next = work; /* protect against double add */
2180         /*
2181          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2182          *
2183          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2184          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2185          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2186          * work.
2187          */
2188         if (p->flags & PF_EXITING)
2189                 return;
2190
2191         if (!mm->numa_next_scan) {
2192                 mm->numa_next_scan = now +
2193                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2194         }
2195
2196         /*
2197          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2198          */
2199         migrate = mm->numa_next_scan;
2200         if (time_before(now, migrate))
2201                 return;
2202
2203         if (p->numa_scan_period == 0) {
2204                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2205                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2206         }
2207
2208         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2209         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2210                 return;
2211
2212         /*
2213          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2214          * the next time around.
2215          */
2216         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2217
2218         start = mm->numa_scan_offset;
2219         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2220         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2221         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2222         if (!pages)
2223                 return;
2224
2225
2226         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2227                 return;
2228         vma = find_vma(mm, start);
2229         if (!vma) {
2230                 reset_ptenuma_scan(p);
2231                 start = 0;
2232                 vma = mm->mmap;
2233         }
2234         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2235                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2236                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2237                         continue;
2238                 }
2239
2240                 /*
2241                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2242                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2243                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2244                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2245                  */
2246                 if (!vma->vm_mm ||
2247                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2248                         continue;
2249
2250                 /*
2251                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2252                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2253                  */
2254                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2255                         continue;
2256
2257                 do {
2258                         start = max(start, vma->vm_start);
2259                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2260                         end = min(end, vma->vm_end);
2261                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2262
2263                         /*
2264                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2265                          * hpages that have at least one present PTE that
2266                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2267                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2268                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2269                          * areas faster.
2270                          */
2271                         if (nr_pte_updates)
2272                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2273                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2274
2275                         start = end;
2276                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2277                                 goto out;
2278
2279                         cond_resched();
2280                 } while (end != vma->vm_end);
2281         }
2282
2283 out:
2284         /*
2285          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2286          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2287          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2288          * scanner to the start so check it now.
2289          */
2290         if (vma)
2291                 mm->numa_scan_offset = start;
2292         else
2293                 reset_ptenuma_scan(p);
2294         up_read(&mm->mmap_sem);
2295 }
2296
2297 /*
2298  * Drive the periodic memory faults..
2299  */
2300 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2301 {
2302         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2303         u64 period, now;
2304
2305         /*
2306          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2307          */
2308         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2309                 return;
2310
2311         /*
2312          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2313          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2314          * task needs to have done some actual work before we bother with
2315          * NUMA placement.
2316          */
2317         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2318         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2319
2320         if (now > curr->node_stamp + period) {
2321                 if (!curr->node_stamp)
2322                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2323                 curr->node_stamp += period;
2324
2325                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2326                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2327                         task_work_add(curr, work, true);
2328                 }
2329         }
2330 }
2331 #else
2332 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2333 {
2334 }
2335
2336 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2337 {
2338 }
2339
2340 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2341 {
2342 }
2343 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2344
2345 static void
2346 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2347 {
2348         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2349         if (!parent_entity(se))
2350                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2351 #ifdef CONFIG_SMP
2352         if (entity_is_task(se)) {
2353                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2354
2355                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2356                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2357         }
2358 #endif
2359         cfs_rq->nr_running++;
2360 }
2361
2362 static void
2363 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2364 {
2365         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2366         if (!parent_entity(se))
2367                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2368         if (entity_is_task(se)) {
2369                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2370                 list_del_init(&se->group_node);
2371         }
2372         cfs_rq->nr_running--;
2373 }
2374
2375 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2376 # ifdef CONFIG_SMP
2377 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2378 {
2379         long tg_weight;
2380
2381         /*
2382          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2383          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2384          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2385          */
2386         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2387         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2388         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2389
2390         return tg_weight;
2391 }
2392
2393 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2394 {
2395         long tg_weight, load, shares;
2396
2397         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2398         load = cfs_rq->load.weight;
2399
2400         shares = (tg->shares * load);
2401         if (tg_weight)
2402                 shares /= tg_weight;
2403
2404         if (shares < MIN_SHARES)
2405                 shares = MIN_SHARES;
2406         if (shares > tg->shares)
2407                 shares = tg->shares;
2408
2409         return shares;
2410 }
2411 # else /* CONFIG_SMP */
2412 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2413 {
2414         return tg->shares;
2415 }
2416 # endif /* CONFIG_SMP */
2417 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2418                             unsigned long weight)
2419 {
2420         if (se->on_rq) {
2421                 /* commit outstanding execution time */
2422                 if (cfs_rq->curr == se)
2423                         update_curr(cfs_rq);
2424                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2425         }
2426
2427         update_load_set(&se->load, weight);
2428
2429         if (se->on_rq)
2430                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2431 }
2432
2433 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2434
2435 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2436 {
2437         struct task_group *tg;
2438         struct sched_entity *se;
2439         long shares;
2440
2441         tg = cfs_rq->tg;
2442         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2443         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2444                 return;
2445 #ifndef CONFIG_SMP
2446         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2447                 return;
2448 #endif
2449         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2450
2451         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2452 }
2453 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2454 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2455 {
2456 }
2457 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2458
2459 #ifdef CONFIG_SMP
2460 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2461 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2462         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2463         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2464         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2465         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2466         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2467         0x85aac367, 0x82cd8698,
2468 };
2469
2470 /*
2471  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2472  * over-estimates when re-combining.
2473  */
2474 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2475             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2476          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2477         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2478 };
2479
2480 /*
2481  * Approximate:
2482  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2483  */
2484 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2485 {
2486         unsigned int local_n;
2487
2488         if (!n)
2489                 return val;
2490         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2491                 return 0;
2492
2493         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2494         local_n = n;
2495
2496         /*
2497          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2498          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2499          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2500          *
2501          * To achieve constant time decay_load.
2502          */
2503         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2504                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2505                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2506         }
2507
2508         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2509         return val;
2510 }
2511
2512 /*
2513  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2514  * average will be: \Sum 1024*y^n
2515  *
2516  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2517  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2518  */
2519 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2520 {
2521         u32 contrib = 0;
2522
2523         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2524                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2525         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2526                 return LOAD_AVG_MAX;
2527
2528         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2529         do {
2530                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2531                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2532
2533                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2534         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2535
2536         contrib = decay_load(contrib, n);
2537         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2538 }
2539
2540 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2541 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2542 #endif
2543
2544 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2545
2546 /*
2547  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2548  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2549  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2550  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2551  *
2552  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2553  *      p0            p1           p2
2554  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2555  *
2556  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2557  *
2558  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2559  * following representation of historical load:
2560  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2561  *
2562  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2563  *   y^32 = 0.5
2564  *
2565  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2566  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2567  * (u_0).
2568  *
2569  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2570  * sum again by y is sufficient to update:
2571  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2572  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2573  */
2574 static __always_inline int
2575 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2576                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2577 {
2578         u64 delta, scaled_delta, periods;
2579         u32 contrib;
2580         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2581         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2582
2583         delta = now - sa->last_update_time;
2584         /*
2585          * This should only happen when time goes backwards, which it
2586          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2587          */
2588         if ((s64)delta < 0) {
2589                 sa->last_update_time = now;
2590                 return 0;
2591         }
2592
2593         /*
2594          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2595          * approximation of 1us and fast to compute.
2596          */
2597         delta >>= 10;
2598         if (!delta)
2599                 return 0;
2600         sa->last_update_time = now;
2601
2602         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2603         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2604
2605         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2606         delta_w = sa->period_contrib;
2607         if (delta + delta_w >= 1024) {
2608                 decayed = 1;
2609
2610                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2611                 sa->period_contrib = 0;
2612
2613                 /*
2614                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2615                  * out how much from delta we need to complete the current
2616                  * period and accrue it.
2617                  */
2618                 delta_w = 1024 - delta_w;
2619                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2620                 if (weight) {
2621                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2622                         if (cfs_rq) {
2623                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2624                                                 weight * scaled_delta_w;
2625                         }
2626                 }
2627                 if (running)
2628                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2629
2630                 delta -= delta_w;
2631
2632                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2633                 periods = delta / 1024;
2634                 delta %= 1024;
2635
2636                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2637                 if (cfs_rq) {
2638                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2639                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2640                 }
2641                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2642
2643                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2644                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2645                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2646                 if (weight) {
2647                         sa->load_sum += weight * contrib;
2648                         if (cfs_rq)
2649                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2650                 }
2651                 if (running)
2652                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2653         }
2654
2655         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2656         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2657         if (weight) {
2658                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2659                 if (cfs_rq)
2660                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2661         }
2662         if (running)
2663                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2664
2665         sa->period_contrib += delta;
2666
2667         if (decayed) {
2668                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2669                 if (cfs_rq) {
2670                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2671                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2672                 }
2673                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2674         }
2675
2676         return decayed;
2677 }
2678
2679 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2680 /*
2681  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2682  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2683  */
2684 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2685 {
2686         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2687
2688         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2689                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2690                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2691         }
2692 }
2693
2694 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2695 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2696 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2697
2698 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2699
2700 /*
2701  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2702  *
2703  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2704  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2705  * values.
2706  */
2707 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2708         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2709         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2710         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2711         res = var - val;                                        \
2712         if (res > var)                                          \
2713                 res = 0;                                        \
2714         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2715 } while (0)
2716
2717 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2718 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2719 {
2720         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2721         int decayed, removed = 0;
2722
2723         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2724                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2725                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2726                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2727                 removed = 1;
2728         }
2729
2730         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2731                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2732                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2733                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2734         }
2735
2736         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2737                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2738
2739 #ifndef CONFIG_64BIT
2740         smp_wmb();
2741         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2742 #endif
2743
2744         return decayed || removed;
2745 }
2746
2747 /* Update task and its cfs_rq load average */
2748 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2749 {
2750         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2751         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2752         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2753
2754         /*
2755          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2756          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2757          */
2758         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2759                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2760                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2761
2762         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2763                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2764 }
2765
2766 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2767 {
2768         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2769                 goto skip_aging;
2770
2771         /*
2772          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2773          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2774          */
2775         if (se->avg.last_update_time) {
2776                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2777                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2778
2779                 /*
2780                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2781                  * absent from the fair class for too long.
2782                  */
2783         }
2784
2785 skip_aging:
2786         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2787         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2788         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2789         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2790         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2791 }
2792
2793 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2794 {
2795         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2796                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2797                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2798
2799         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2800         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2801         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2802         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2803 }
2804
2805 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2806 static inline void
2807 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2808 {
2809         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2810         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2811         int migrated, decayed;
2812
2813         migrated = !sa->last_update_time;
2814         if (!migrated) {
2815                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2816                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2817                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2818         }
2819
2820         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2821
2822         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2823         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2824
2825         if (migrated)
2826                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2827
2828         if (decayed || migrated)
2829                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2830 }
2831
2832 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2833 static inline void
2834 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2835 {
2836         update_load_avg(se, 1);
2837
2838         cfs_rq->runnable_load_avg =
2839                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2840         cfs_rq->runnable_load_sum =
2841                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2842 }
2843
2844 #ifndef CONFIG_64BIT
2845 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2846 {
2847         u64 last_update_time_copy;
2848         u64 last_update_time;
2849
2850         do {
2851                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2852                 smp_rmb();
2853                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2854         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2855
2856         return last_update_time;
2857 }
2858 #else
2859 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2860 {
2861         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2862 }
2863 #endif
2864
2865 /*
2866  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2867  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2868  */
2869 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2870 {
2871         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2872         u64 last_update_time;
2873
2874         /*
2875          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2876          * from its (source) cfs_rq
2877          */
2878         if (se->avg.last_update_time == 0)
2879                 return;
2880
2881         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2882
2883         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2884         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2885         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2886 }
2887
2888 /*
2889  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2890  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2891  * be the only way to update the runnable statistic.
2892  */
2893 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2894 {
2895 }
2896
2897 /*
2898  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2899  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2900  * be the only way to update the runnable statistic.
2901  */
2902 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2903 {
2904 }
2905
2906 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2907 {
2908         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2909 }
2910
2911 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2912 {
2913         return cfs_rq->avg.load_avg;
2914 }
2915
2916 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2917
2918 #else /* CONFIG_SMP */
2919
2920 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2921 static inline void
2922 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2923 static inline void
2924 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2925 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2926
2927 static inline void
2928 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2929 static inline void
2930 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2931
2932 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2933 {
2934         return 0;
2935 }
2936
2937 #endif /* CONFIG_SMP */
2938
2939 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2940 {
2941 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2942         struct task_struct *tsk = NULL;
2943
2944         if (entity_is_task(se))
2945                 tsk = task_of(se);
2946
2947         if (se->statistics.sleep_start) {
2948                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2949
2950                 if ((s64)delta < 0)
2951                         delta = 0;
2952
2953                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2954                         se->statistics.sleep_max = delta;
2955
2956                 se->statistics.sleep_start = 0;
2957                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2958
2959                 if (tsk) {
2960                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2961                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2962                 }
2963         }
2964         if (se->statistics.block_start) {
2965                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2966
2967                 if ((s64)delta < 0)
2968                         delta = 0;
2969
2970                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2971                         se->statistics.block_max = delta;
2972
2973                 se->statistics.block_start = 0;
2974                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2975
2976                 if (tsk) {
2977                         if (tsk->in_iowait) {
2978                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2979                                 se->statistics.iowait_count++;
2980                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2981                         }
2982
2983                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2984
2985                         /*
2986                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2987                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2988                          * amount of time that the task spent sleeping:
2989                          */
2990                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2991                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2992                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2993                                                 delta >> 20);
2994                         }
2995                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2996                 }
2997         }
2998 #endif
2999 }
3000
3001 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3002 {
3003 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3004         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3005
3006         if (d < 0)
3007                 d = -d;
3008
3009         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3010                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3011 #endif
3012 }
3013
3014 static void
3015 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3016 {
3017         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3018
3019         /*
3020          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3021          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3022          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3023          * stays open at the end.
3024          */
3025         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3026                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3027
3028         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3029         if (!initial) {
3030                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3031
3032                 /*
3033                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3034                  * for a gentler effect of sleepers:
3035                  */
3036                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3037                         thresh >>= 1;
3038
3039                 vruntime -= thresh;
3040         }
3041
3042         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3043         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3044 }
3045
3046 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3047
3048 static void
3049 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3050 {
3051         /*
3052          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3053          * through calling update_curr().
3054          */
3055         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3056                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3057
3058         /*
3059          * Update run-time statistics of the 'current'.
3060          */
3061         update_curr(cfs_rq);
3062         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3063         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3064         update_cfs_shares(cfs_rq);
3065
3066         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3067                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3068                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3069         }
3070
3071         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3072         check_spread(cfs_rq, se);
3073         if (se != cfs_rq->curr)
3074                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3075         se->on_rq = 1;
3076
3077         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3078                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3079                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3080         }
3081 }
3082
3083 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3084 {
3085         for_each_sched_entity(se) {
3086                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3087                 if (cfs_rq->last != se)
3088                         break;
3089
3090                 cfs_rq->last = NULL;
3091         }
3092 }
3093
3094 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3095 {
3096         for_each_sched_entity(se) {
3097                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3098                 if (cfs_rq->next != se)
3099                         break;
3100
3101                 cfs_rq->next = NULL;
3102         }
3103 }
3104
3105 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3106 {
3107         for_each_sched_entity(se) {
3108                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3109                 if (cfs_rq->skip != se)
3110                         break;
3111
3112                 cfs_rq->skip = NULL;
3113         }
3114 }
3115
3116 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3117 {
3118         if (cfs_rq->last == se)
3119                 __clear_buddies_last(se);
3120
3121         if (cfs_rq->next == se)
3122                 __clear_buddies_next(se);
3123
3124         if (cfs_rq->skip == se)
3125                 __clear_buddies_skip(se);
3126 }
3127
3128 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3129
3130 static void
3131 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3132 {
3133         /*
3134          * Update run-time statistics of the 'current'.
3135          */
3136         update_curr(cfs_rq);
3137         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3138
3139         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3140         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3141 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3142                 if (entity_is_task(se)) {
3143                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3144
3145                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3146                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3147                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3148                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3149                 }
3150 #endif
3151         }
3152
3153         clear_buddies(cfs_rq, se);
3154
3155         if (se != cfs_rq->curr)
3156                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3157         se->on_rq = 0;
3158         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3159
3160         /*
3161          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3162          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3163          * movement in our normalized position.
3164          */
3165         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3166                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3167
3168         /* return excess runtime on last dequeue */
3169         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3170
3171         update_min_vruntime(cfs_rq);
3172         update_cfs_shares(cfs_rq);
3173 }
3174
3175 /*
3176  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3177  */
3178 static void
3179 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3180 {
3181         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3182         struct sched_entity *se;
3183         s64 delta;
3184
3185         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3186         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3187         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3188                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3189                 /*
3190                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3191                  * re-elected due to buddy favours.
3192                  */
3193                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3194                 return;
3195         }
3196
3197         /*
3198          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3199          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3200          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3201          */
3202         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3203                 return;
3204
3205         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3206         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3207
3208         if (delta < 0)
3209                 return;
3210
3211         if (delta > ideal_runtime)
3212                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3213 }
3214
3215 static void
3216 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3217 {
3218         /* 'current' is not kept within the tree. */
3219         if (se->on_rq) {
3220                 /*
3221                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3222                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3223                  * runqueue.
3224                  */
3225                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3226                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3227                 update_load_avg(se, 1);
3228         }
3229
3230         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3231         cfs_rq->curr = se;
3232 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3233         /*
3234          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3235          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3236          * when there are only lesser-weight tasks around):
3237          */
3238         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3239                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3240                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3241         }
3242 #endif
3243         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3244 }
3245
3246 static int
3247 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3248
3249 /*
3250  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3251  * 1) keep things fair between processes/task groups
3252  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3253  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3254  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3255  */
3256 static struct sched_entity *
3257 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3258 {
3259         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3260         struct sched_entity *se;
3261
3262         /*
3263          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3264          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3265          */
3266         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3267                 left = curr;
3268
3269         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3270
3271         /*
3272          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3273          * be done without getting too unfair.
3274          */
3275         if (cfs_rq->skip == se) {
3276                 struct sched_entity *second;
3277
3278                 if (se == curr) {
3279                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3280                 } else {
3281                         second = __pick_next_entity(se);
3282                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3283                                 second = curr;
3284                 }
3285
3286                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3287                         se = second;
3288         }
3289
3290         /*
3291          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3292          */
3293         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3294                 se = cfs_rq->last;
3295
3296         /*
3297          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3298          */
3299         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3300                 se = cfs_rq->next;
3301
3302         clear_buddies(cfs_rq, se);
3303
3304         return se;
3305 }
3306
3307 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3308
3309 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3310 {
3311         /*
3312          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3313          * was not called and update_curr() has to be done:
3314          */
3315         if (prev->on_rq)
3316                 update_curr(cfs_rq);
3317
3318         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3319         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3320
3321         check_spread(cfs_rq, prev);
3322         if (prev->on_rq) {
3323                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3324                 /* Put 'current' back into the tree. */
3325                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3326                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3327                 update_load_avg(prev, 0);
3328         }
3329         cfs_rq->curr = NULL;
3330 }
3331
3332 static void
3333 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3334 {
3335         /*
3336          * Update run-time statistics of the 'current'.
3337          */
3338         update_curr(cfs_rq);
3339
3340         /*
3341          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3342          */
3343         update_load_avg(curr, 1);
3344         update_cfs_shares(cfs_rq);
3345
3346 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3347         /*
3348          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3349          * validating it and just reschedule.
3350          */
3351         if (queued) {
3352                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3353                 return;
3354         }
3355         /*
3356          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3357          */
3358         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3359                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3360                 return;
3361 #endif
3362
3363         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3364                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3365 }
3366
3367
3368 /**************************************************
3369  * CFS bandwidth control machinery
3370  */
3371
3372 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3373
3374 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3375 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3376
3377 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3378 {
3379         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3380 }
3381
3382 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3383 {
3384         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3385 }
3386
3387 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3388 {
3389         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3390 }
3391 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3392 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3393 {
3394         return true;
3395 }
3396
3397 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3398 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3399 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3400
3401 /*
3402  * default period for cfs group bandwidth.
3403  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3404  */
3405 static inline u64 default_cfs_period(void)
3406 {
3407         return 100000000ULL;
3408 }
3409
3410 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3411 {
3412         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3413 }
3414
3415 /*
3416  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3417  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3418  * additional synchronization around rq->lock.
3419  *
3420  * requires cfs_b->lock
3421  */
3422 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3423 {
3424         u64 now;
3425
3426         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3427                 return;
3428
3429         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3430         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3431         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3432 }
3433
3434 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3435 {
3436         return &tg->cfs_bandwidth;
3437 }
3438
3439 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3440 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3441 {
3442         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3443                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3444
3445         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3446 }
3447
3448 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3449 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3450 {
3451         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3452         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3453         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3454
3455         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3456         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3457
3458         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3459         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3460                 amount = min_amount;
3461         else {
3462                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3463
3464                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3465                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3466                         cfs_b->runtime -= amount;
3467                         cfs_b->idle = 0;
3468                 }
3469         }
3470         expires = cfs_b->runtime_expires;
3471         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3472
3473         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3474         /*
3475          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3476          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3477          * issued.
3478          */
3479         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3480                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3481
3482         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3483 }
3484
3485 /*
3486  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3487  * fact that rq->clock snapshots this value.
3488  */
3489 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3490 {
3491         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3492
3493         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3494         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3495                 return;
3496
3497         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3498                 return;
3499
3500         /*
3501          * If the local deadline has passed we have to consider the
3502          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3503          * has not truly expired.
3504          *
3505          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3506          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3507          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3508          * exact equality, so a partial write will still work.
3509          */
3510
3511         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3512                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3513                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3514         } else {
3515                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3516                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3517         }
3518 }
3519
3520 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3521 {
3522         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3523         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3524         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3525
3526         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3527                 return;
3528
3529         /*
3530          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3531          * hierarchy can be throttled
3532          */
3533         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3534                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3535 }
3536
3537 static __always_inline
3538 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3539 {
3540         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3541                 return;
3542
3543         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3544 }
3545
3546 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3547 {
3548         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3549 }
3550
3551 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3552 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3553 {
3554         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3555 }
3556
3557 /*
3558  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3559  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3560  * load-balance operations.
3561  */
3562 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3563                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3564 {
3565         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3566
3567         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3568         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3569
3570         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3571                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3572 }
3573
3574 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3575 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3576 {
3577         struct rq *rq = data;
3578         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3579
3580         cfs_rq->throttle_count--;
3581 #ifdef CONFIG_SMP
3582         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3583                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3584                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3585                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3586         }
3587 #endif
3588
3589         return 0;
3590 }
3591
3592 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3593 {
3594         struct rq *rq = data;
3595         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3596
3597         /* group is entering throttled state, stop time */
3598         if (!cfs_rq->throttle_count)
3599                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3600         cfs_rq->throttle_count++;
3601
3602         return 0;
3603 }
3604
3605 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3606 {
3607         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3608         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3609         struct sched_entity *se;
3610         long task_delta, dequeue = 1;
3611         bool empty;
3612
3613         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3614
3615         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3616         rcu_read_lock();
3617         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3618         rcu_read_unlock();
3619
3620         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3621         for_each_sched_entity(se) {
3622                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3623                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3624                 if (!se->on_rq)
3625                         break;
3626
3627                 if (dequeue)
3628                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3629                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3630
3631                 if (qcfs_rq->load.weight)
3632                         dequeue = 0;
3633         }
3634
3635         if (!se)
3636                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3637
3638         cfs_rq->throttled = 1;
3639         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3640         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3641         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3642
3643         /*
3644          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3645          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
3646          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
3647          */
3648         if (cfs_b->distribute_running)
3649                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3650         else
3651                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3652
3653         /*
3654          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3655          * timer is running.
3656          */
3657         if (empty)
3658                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3659
3660         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3661 }
3662
3663 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3664 {
3665         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3666         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3667         struct sched_entity *se;
3668         int enqueue = 1;
3669         long task_delta;
3670
3671         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3672
3673         cfs_rq->throttled = 0;
3674
3675         update_rq_clock(rq);
3676
3677         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3678         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3679         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3680         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3681
3682         /* update hierarchical throttle state */
3683         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3684
3685         if (!cfs_rq->load.weight)
3686                 return;
3687
3688         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3689         for_each_sched_entity(se) {
3690                 if (se->on_rq)
3691                         enqueue = 0;
3692
3693                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3694                 if (enqueue)
3695                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3696                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3697
3698                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3699                         break;
3700         }
3701
3702         if (!se)
3703                 add_nr_running(rq, task_delta);
3704
3705         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3706         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3707                 resched_curr(rq);
3708 }
3709
3710 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3711                 u64 remaining, u64 expires)
3712 {
3713         struct cfs_rq *cfs_rq;
3714         u64 runtime;
3715         u64 starting_runtime = remaining;
3716
3717         rcu_read_lock();
3718         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3719                                 throttled_list) {
3720                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3721
3722                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3723                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3724                         goto next;
3725
3726                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3727                 if (runtime > remaining)
3728                         runtime = remaining;
3729                 remaining -= runtime;
3730
3731                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3732                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3733
3734                 /* we check whether we're throttled above */
3735                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3736                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3737
3738 next:
3739                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3740
3741                 if (!remaining)
3742                         break;
3743         }
3744         rcu_read_unlock();
3745
3746         return starting_runtime - remaining;
3747 }
3748
3749 /*
3750  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3751  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3752  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3753  * used to track this state.
3754  */
3755 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3756 {
3757         u64 runtime, runtime_expires;
3758         int throttled;
3759
3760         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3761         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3762                 goto out_deactivate;
3763
3764         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3765         cfs_b->nr_periods += overrun;
3766
3767         /*
3768          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3769          * we're going inactive then everything else can be deferred
3770          */
3771         if (cfs_b->idle && !throttled)
3772                 goto out_deactivate;
3773
3774         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3775
3776         if (!throttled) {
3777                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3778                 cfs_b->idle = 1;
3779                 return 0;
3780         }
3781
3782         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3783         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3784
3785         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3786
3787         /*
3788          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3789          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3790          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3791          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3792          * only by limited amounts in that extreme case.
3793          */
3794         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
3795                 runtime = cfs_b->runtime;
3796                 cfs_b->distribute_running = 1;
3797                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3798                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3799                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3800                                                  runtime_expires);
3801                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3802
3803                 cfs_b->distribute_running = 0;
3804                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3805
3806                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3807         }
3808
3809         /*
3810          * While we are ensured activity in the period following an
3811          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3812          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3813          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3814          */
3815         cfs_b->idle = 0;
3816
3817         return 0;
3818
3819 out_deactivate:
3820         return 1;
3821 }
3822
3823 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3824 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3825 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3826 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3827 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3828 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3829
3830 /*
3831  * Are we near the end of the current quota period?
3832  *
3833  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3834  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3835  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3836  */
3837 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3838 {
3839         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3840         u64 remaining;
3841
3842         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3843         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3844                 return 1;
3845
3846         /* is a quota refresh about to occur? */
3847         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3848         if (remaining < min_expire)
3849                 return 1;
3850
3851         return 0;
3852 }
3853
3854 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3855 {
3856         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3857
3858         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3859         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3860                 return;
3861
3862         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3863                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3864                         HRTIMER_MODE_REL);
3865 }
3866
3867 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3868 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3869 {
3870         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3871         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3872
3873         if (slack_runtime <= 0)
3874                 return;
3875
3876         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3877         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3878             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3879                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3880
3881                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3882                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3883                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3884                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3885         }
3886         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3887
3888         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3889         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3890 }
3891
3892 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3893 {
3894         if (!cfs_bandwidth_used())
3895                 return;
3896
3897         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3898                 return;
3899
3900         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3901 }
3902
3903 /*
3904  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3905  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3906  */
3907 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3908 {
3909         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3910         u64 expires;
3911
3912         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3913         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3914         if (cfs_b->distribute_running) {
3915                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3916                 return;
3917         }
3918
3919         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3920                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3921                 return;
3922         }
3923
3924         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3925                 runtime = cfs_b->runtime;
3926
3927         expires = cfs_b->runtime_expires;
3928         if (runtime)
3929                 cfs_b->distribute_running = 1;
3930
3931         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3932
3933         if (!runtime)
3934                 return;
3935
3936         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3937
3938         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3939         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3940                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3941         cfs_b->distribute_running = 0;
3942         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3943 }
3944
3945 /*
3946  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3947  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3948  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3949  */
3950 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3951 {
3952         if (!cfs_bandwidth_used())
3953                 return;
3954
3955         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
3956         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
3957                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3958                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
3959                 struct task_group *tg;
3960
3961                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
3962
3963                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
3964                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
3965                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3966                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
3967                                 break;
3968                 }
3969                 if (tg) {
3970                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
3971                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3972                 }
3973         }
3974
3975         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3976         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3977                 return;
3978
3979         /* ensure the group is not already throttled */
3980         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3981                 return;
3982
3983         /* update runtime allocation */
3984         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3985         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3986                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3987 }
3988
3989 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3990 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3991 {
3992         if (!cfs_bandwidth_used())
3993                 return false;
3994
3995         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3996                 return false;
3997
3998         /*
3999          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4000          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4001          */
4002         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4003                 return true;
4004
4005         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4006         return true;
4007 }
4008
4009 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4010 {
4011         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4012                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4013
4014         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4015
4016         return HRTIMER_NORESTART;
4017 }
4018
4019 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4020
4021 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4022 {
4023         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4024                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4025         int overrun;
4026         int idle = 0;
4027         int count = 0;
4028
4029         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4030         for (;;) {
4031                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4032                 if (!overrun)
4033                         break;
4034
4035                 if (++count > 3) {
4036                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4037
4038                         new = (old * 147) / 128; /* ~115% */
4039                         new = min(new, max_cfs_quota_period);
4040
4041                         cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4042
4043                         /* since max is 1s, this is limited to 1e9^2, which fits in u64 */
4044                         cfs_b->quota *= new;
4045                         cfs_b->quota = div64_u64(cfs_b->quota, old);
4046
4047                         pr_warn_ratelimited(
4048         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4049                                 smp_processor_id(),
4050                                 div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4051                                 div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4052
4053                         /* reset count so we don't come right back in here */
4054                         count = 0;
4055                 }
4056
4057                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4058         }
4059         if (idle)
4060                 cfs_b->period_active = 0;
4061         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4062
4063         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4064 }
4065
4066 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4067 {
4068         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4069         cfs_b->runtime = 0;
4070         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4071         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4072
4073         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4074         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4075         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4076         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4077         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4078         cfs_b->distribute_running = 0;
4079 }
4080
4081 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4082 {
4083         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4084         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4085 }
4086
4087 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4088 {
4089         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4090
4091         if (!cfs_b->period_active) {
4092                 cfs_b->period_active = 1;
4093                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4094                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4095         }
4096 }
4097
4098 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4099 {
4100         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4101         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4102                 return;
4103
4104         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4105         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4106 }
4107
4108 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4109 {
4110         struct cfs_rq *cfs_rq;
4111
4112         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4113                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4114
4115                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4116                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4117                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4118         }
4119 }
4120
4121 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4122 {
4123         struct cfs_rq *cfs_rq;
4124
4125         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4126                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4127                         continue;
4128
4129                 /*
4130                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4131                  * there's some valid quota amount
4132                  */
4133                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4134                 /*
4135                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4136                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4137                  */
4138                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4139
4140                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4141                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4142         }
4143 }
4144
4145 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4146 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4147 {
4148         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4149 }
4150
4151 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4152 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4153 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4154 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4155
4156 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4157 {
4158         return 0;
4159 }
4160
4161 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4162 {
4163         return 0;
4164 }
4165
4166 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4167                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4168 {
4169         return 0;
4170 }
4171
4172 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4173
4174 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4175 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4176 #endif
4177
4178 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4179 {
4180         return NULL;
4181 }
4182 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4183 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4184 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4185
4186 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4187
4188 /**************************************************
4189  * CFS operations on tasks:
4190  */
4191
4192 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4193 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4194 {
4195         struct sched_entity *se = &p->se;
4196         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4197
4198         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4199
4200         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4201                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4202                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4203                 s64 delta = slice - ran;
4204
4205                 if (delta < 0) {
4206                         if (rq->curr == p)
4207                                 resched_curr(rq);
4208                         return;
4209                 }
4210                 hrtick_start(rq, delta);
4211         }
4212 }
4213
4214 /*
4215  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4216  * current task is from our class and nr_running is low enough
4217  * to matter.
4218  */
4219 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4220 {
4221         struct task_struct *curr = rq->curr;
4222
4223         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4224                 return;
4225
4226         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4227                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4228 }
4229 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4230 static inline void
4231 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4232 {
4233 }
4234
4235 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4236 {
4237 }
4238 #endif
4239
4240 /*
4241  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4242  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4243  * then put the task into the rbtree:
4244  */
4245 static void
4246 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4247 {
4248         struct cfs_rq *cfs_rq;
4249         struct sched_entity *se = &p->se;
4250
4251         for_each_sched_entity(se) {
4252                 if (se->on_rq)
4253                         break;
4254                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4255                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4256
4257                 /*
4258                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4259                  *
4260                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4261                  * post the final h_nr_running increment below.
4262                 */
4263                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4264                         break;
4265                 cfs_rq->h_nr_running++;
4266
4267                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4268         }
4269
4270         for_each_sched_entity(se) {
4271                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4272                 cfs_rq->h_nr_running++;
4273
4274                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4275                         break;
4276
4277                 update_load_avg(se, 1);
4278                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4279         }
4280
4281         if (!se)
4282                 add_nr_running(rq, 1);
4283
4284         hrtick_update(rq);
4285 }
4286
4287 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4288
4289 /*
4290  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4291  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4292  * update the fair scheduling stats:
4293  */
4294 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4295 {
4296         struct cfs_rq *cfs_rq;
4297         struct sched_entity *se = &p->se;
4298         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4299
4300         for_each_sched_entity(se) {
4301                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4302                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4303
4304                 /*
4305                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4306                  *
4307                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4308                  * post the final h_nr_running decrement below.
4309                 */
4310                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4311                         break;
4312                 cfs_rq->h_nr_running--;
4313
4314                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4315                 if (cfs_rq->load.weight) {
4316                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4317                         se = parent_entity(se);
4318                         /*
4319                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4320                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4321                          */
4322                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4323                                 set_next_buddy(se);
4324                         break;
4325                 }
4326                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4327         }
4328
4329         for_each_sched_entity(se) {
4330                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4331                 cfs_rq->h_nr_running--;
4332
4333                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4334                         break;
4335
4336                 update_load_avg(se, 1);
4337                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4338         }
4339
4340         if (!se)
4341                 sub_nr_running(rq, 1);
4342
4343         hrtick_update(rq);
4344 }
4345
4346 #ifdef CONFIG_SMP
4347
4348 /*
4349  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4350  */
4351
4352 /*
4353  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4354  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4355  *
4356  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4357  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4358  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4359  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4360  *
4361  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4362  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4363  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4364  *
4365  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4366  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4367  * particular idx is approximated to be zero.
4368  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4369  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4370  * based on 128 point scale.
4371  * Example:
4372  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4373  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4374  *
4375  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4376  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4377  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4378  */
4379 #define DEGRADE_SHIFT           7
4380 static const unsigned char
4381                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4382 static const unsigned char
4383                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4384                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4385                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4386                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4387                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4388                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4389
4390 /*
4391  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4392  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4393  * adding any new load.
4394  */
4395 static unsigned long
4396 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4397 {
4398         int j = 0;
4399
4400         if (!missed_updates)
4401                 return load;
4402
4403         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4404                 return 0;
4405
4406         if (idx == 1)
4407                 return load >> missed_updates;
4408
4409         while (missed_updates) {
4410                 if (missed_updates % 2)
4411                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4412
4413                 missed_updates >>= 1;
4414                 j++;
4415         }
4416         return load;
4417 }
4418
4419 /*
4420  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4421  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4422  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4423  */
4424 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4425                               unsigned long pending_updates)
4426 {
4427         int i, scale;
4428
4429         this_rq->nr_load_updates++;
4430
4431         /* Update our load: */
4432         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4433         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4434                 unsigned long old_load, new_load;
4435
4436                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4437
4438                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4439                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4440                 new_load = this_load;
4441                 /*
4442                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4443                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4444                  * example.
4445                  */
4446                 if (new_load > old_load)
4447                         new_load += scale - 1;
4448
4449                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4450         }
4451
4452         sched_avg_update(this_rq);
4453 }
4454
4455 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4456 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4457 {
4458         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4459 }
4460
4461 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4462 /*
4463  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4464  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4465  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4466  *
4467  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4468  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4469  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4470  * (tick_nohz_idle_exit).
4471  *
4472  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4473  */
4474
4475 /*
4476  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4477  * idle balance.
4478  */
4479 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4480 {
4481         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4482         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4483         unsigned long pending_updates;
4484
4485         /*
4486          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4487          */
4488         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4489                 return;
4490
4491         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4492         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4493
4494         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4495 }
4496
4497 /*
4498  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4499  */
4500 void update_cpu_load_nohz(void)
4501 {
4502         struct rq *this_rq = this_rq();
4503         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4504         unsigned long pending_updates;
4505
4506         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4507                 return;
4508
4509         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4510         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4511         if (pending_updates) {
4512                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4513                 /*
4514                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4515                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4516                  */
4517                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4518         }
4519         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4520 }
4521 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4522
4523 /*
4524  * Called from scheduler_tick()
4525  */
4526 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4527 {
4528         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4529         /*
4530          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4531          */
4532         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4533         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4534 }
4535
4536 /*
4537  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4538  * according to the scheduling class and "nice" value.
4539  *
4540  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4541  * balance conservatively.
4542  */
4543 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4544 {
4545         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4546         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4547
4548         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4549                 return total;
4550
4551         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4552 }
4553
4554 /*
4555  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4556  * according to the scheduling class and "nice" value.
4557  */
4558 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4559 {
4560         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4561         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4562
4563         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4564                 return total;
4565
4566         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4567 }
4568
4569 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4570 {
4571         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4572 }
4573
4574 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4575 {
4576         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4577 }
4578
4579 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4580 {
4581         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4582         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4583         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4584
4585         if (nr_running)
4586                 return load_avg / nr_running;
4587
4588         return 0;
4589 }
4590
4591 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4592 {
4593         /*
4594          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4595          * about the boundary, really active task won't care
4596          * about the loss.
4597          */
4598         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4599                 current->wakee_flips >>= 1;
4600                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4601         }
4602
4603         if (current->last_wakee != p) {
4604                 current->last_wakee = p;
4605                 current->wakee_flips++;
4606         }
4607 }
4608
4609 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4610 {
4611         struct sched_entity *se = &p->se;
4612         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4613         u64 min_vruntime;
4614
4615 #ifndef CONFIG_64BIT
4616         u64 min_vruntime_copy;
4617
4618         do {
4619                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4620                 smp_rmb();
4621                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4622         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4623 #else
4624         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4625 #endif
4626
4627         se->vruntime -= min_vruntime;
4628         record_wakee(p);
4629 }
4630
4631 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4632 /*
4633  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4634  *
4635  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4636  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4637  * can calculate the shift in shares.
4638  *
4639  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4640  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4641  * total group weight.
4642  *
4643  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4644  * distribution (s_i) using:
4645  *
4646  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4647  *
4648  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4649  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4650  * shares distribution (s_i):
4651  *
4652  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4653  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4654  *
4655  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4656  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4657  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4658  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4659  *
4660  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4661  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4662  *
4663  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4664  *
4665  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4666  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4667  * weight and shares distributions like:
4668  *
4669  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4670  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4671  *
4672  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4673  *
4674  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4675  *
4676  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4677  *
4678  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4679  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4680  * 4/7) times the weight of the group.
4681  */
4682 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4683 {
4684         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4685
4686         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4687                 return wl;
4688
4689         for_each_sched_entity(se) {
4690                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4691                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4692
4693                 tg = cfs_rq->tg;
4694
4695                 /*
4696                  * W = @wg + \Sum rw_j
4697                  */
4698                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4699
4700                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4701                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4702                 W += w;
4703
4704                 /*
4705                  * w = rw_i + @wl
4706                  */
4707                 w += wl;
4708
4709                 /*
4710                  * wl = S * s'_i; see (2)
4711                  */
4712                 if (W > 0 && w < W)
4713                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4714                 else
4715                         wl = tg->shares;
4716
4717                 /*
4718                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4719                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4720                  * calc_cfs_shares().
4721                  */
4722                 if (wl < MIN_SHARES)
4723                         wl = MIN_SHARES;
4724
4725                 /*
4726                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4727                  */
4728                 wl -= se->avg.load_avg;
4729
4730                 /*
4731                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4732                  * the final effective load change on the root group. Since
4733                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4734                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4735                  * resulting from this level per the above.
4736                  */
4737                 wg = 0;
4738         }
4739
4740         return wl;
4741 }
4742 #else
4743
4744 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4745 {
4746         return wl;
4747 }
4748
4749 #endif
4750
4751 /*
4752  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4753  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4754  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4755  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4756  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4757  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4758  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4759  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4760  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4761  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4762  */
4763 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4764 {
4765         unsigned int master = current->wakee_flips;
4766         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4767         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4768
4769         if (master < slave)
4770                 swap(master, slave);
4771         if (slave < factor || master < slave * factor)
4772                 return 0;
4773         return 1;
4774 }
4775
4776 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4777 {
4778         s64 this_load, load;
4779         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4780         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4781         struct task_group *tg;
4782         unsigned long weight;
4783         int balanced;
4784
4785         idx       = sd->wake_idx;
4786         this_cpu  = smp_processor_id();
4787         prev_cpu  = task_cpu(p);
4788         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4789         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4790
4791         /*
4792          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4793          * effect of the currently running task from the load
4794          * of the current CPU:
4795          */
4796         if (sync) {
4797                 tg = task_group(current);
4798                 weight = current->se.avg.load_avg;
4799
4800                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4801                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4802         }
4803
4804         tg = task_group(p);
4805         weight = p->se.avg.load_avg;
4806
4807         /*
4808          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4809          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4810          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4811          * about that, so that's good too.
4812          *
4813          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4814          * task to be woken on this_cpu.
4815          */
4816         this_eff_load = 100;
4817         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4818
4819         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4820         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4821
4822         if (this_load > 0) {
4823                 this_eff_load *= this_load +
4824                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4825
4826                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4827         }
4828
4829         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4830
4831         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4832
4833         if (!balanced)
4834                 return 0;
4835
4836         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4837         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4838
4839         return 1;
4840 }
4841
4842 /*
4843  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4844  * domain.
4845  */
4846 static struct sched_group *
4847 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4848                   int this_cpu, int sd_flag)
4849 {
4850         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4851         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4852         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4853         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4854
4855         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4856                 load_idx = sd->wake_idx;
4857
4858         do {
4859                 unsigned long load, avg_load;
4860                 int local_group;
4861                 int i;
4862
4863                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4864                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4865                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4866                         continue;
4867
4868                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4869                                                sched_group_cpus(group));
4870
4871                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4872                 avg_load = 0;
4873
4874                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4875                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4876                         if (local_group)
4877                                 load = source_load(i, load_idx);
4878                         else
4879                                 load = target_load(i, load_idx);
4880
4881                         avg_load += load;
4882                 }
4883
4884                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4885                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4886
4887                 if (local_group) {
4888                         this_load = avg_load;
4889                 } else if (avg_load < min_load) {
4890                         min_load = avg_load;
4891                         idlest = group;
4892                 }
4893         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4894
4895         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4896                 return NULL;
4897         return idlest;
4898 }
4899
4900 /*
4901  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4902  */
4903 static int
4904 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4905 {
4906         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4907         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4908         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4909         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4910         int shallowest_idle_cpu = -1;
4911         int i;
4912
4913         /* Traverse only the allowed CPUs */
4914         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4915                 if (idle_cpu(i)) {
4916                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4917                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4918                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4919                                 /*
4920                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4921                                  * has the smallest exit latency irrespective
4922                                  * of any idle timestamp.
4923                                  */
4924                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4925                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4926                                 shallowest_idle_cpu = i;
4927                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4928                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4929                                 /*
4930                                  * If equal or no active idle state, then
4931                                  * the most recently idled CPU might have
4932                                  * a warmer cache.
4933                                  */
4934                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4935                                 shallowest_idle_cpu = i;
4936                         }
4937                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4938                         load = weighted_cpuload(i);
4939                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4940                                 min_load = load;
4941                                 least_loaded_cpu = i;
4942                         }
4943                 }
4944         }
4945
4946         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4947 }
4948
4949 /*
4950  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4951  */
4952 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4953 {
4954         struct sched_domain *sd;
4955         struct sched_group *sg;
4956         int i = task_cpu(p);
4957
4958         if (idle_cpu(target))
4959                 return target;
4960
4961         /*
4962          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4963          */
4964         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4965                 return i;
4966
4967         /*
4968          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4969          */
4970         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4971         for_each_lower_domain(sd) {
4972                 sg = sd->groups;
4973                 do {
4974                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4975                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4976                                 goto next;
4977
4978                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4979                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4980                                         goto next;
4981                         }
4982
4983                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4984                                         tsk_cpus_allowed(p));
4985                         goto done;
4986 next:
4987                         sg = sg->next;
4988                 } while (sg != sd->groups);
4989         }
4990 done:
4991         return target;
4992 }
4993
4994 /*
4995  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4996  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4997  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4998  * CFS task (ie cpu_capacity).
4999  *
5000  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5001  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5002  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5003  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5004  * (arch_scale_freq_capacity()).
5005  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5006  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5007  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5008  *
5009  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5010  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5011  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5012  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5013  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5014  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5015  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5016  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5017  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5018  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5019  */
5020 static int cpu_util(int cpu)
5021 {
5022         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5023         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5024
5025         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5026 }
5027
5028 /*
5029  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5030  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5031  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5032  *
5033  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5034  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5035  *
5036  * Returns the target cpu number.
5037  *
5038  * preempt must be disabled.
5039  */
5040 static int
5041 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5042 {
5043         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5044         int cpu = smp_processor_id();
5045         int new_cpu = prev_cpu;
5046         int want_affine = 0;
5047         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5048
5049         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5050                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5051
5052         rcu_read_lock();
5053         for_each_domain(cpu, tmp) {
5054                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5055                         break;
5056
5057                 /*
5058                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5059                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5060                  */
5061                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5062                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5063                         affine_sd = tmp;
5064                         break;
5065                 }
5066
5067                 if (tmp->flags & sd_flag)
5068                         sd = tmp;
5069                 else if (!want_affine)
5070                         break;
5071         }
5072
5073         if (affine_sd) {
5074                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5075                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5076                         new_cpu = cpu;
5077         }
5078
5079         if (!sd) {
5080                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5081                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5082
5083         } else while (sd) {
5084                 struct sched_group *group;
5085                 int weight;
5086
5087                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5088                         sd = sd->child;
5089                         continue;
5090                 }
5091
5092                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5093                 if (!group) {
5094                         sd = sd->child;
5095                         continue;
5096                 }
5097
5098                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5099                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5100                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5101                         sd = sd->child;
5102                         continue;
5103                 }
5104
5105                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5106                 cpu = new_cpu;
5107                 weight = sd->span_weight;
5108                 sd = NULL;
5109                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5110                         if (weight <= tmp->span_weight)
5111                                 break;
5112                         if (tmp->flags & sd_flag)
5113                                 sd = tmp;
5114                 }
5115                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5116         }
5117         rcu_read_unlock();
5118
5119         return new_cpu;
5120 }
5121
5122 /*
5123  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5124  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5125  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5126  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5127  */
5128 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5129 {
5130         /*
5131          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5132          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5133          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5134          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5135          * load sounds not bad.
5136          */
5137         remove_entity_load_avg(&p->se);
5138
5139         /* Tell new CPU we are migrated */
5140         p->se.avg.last_update_time = 0;
5141
5142         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5143         p->se.exec_start = 0;
5144 }
5145
5146 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5147 {
5148         remove_entity_load_avg(&p->se);
5149 }
5150 #endif /* CONFIG_SMP */
5151
5152 static unsigned long
5153 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5154 {
5155         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5156
5157         /*
5158          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5159          * to virtual-time in his units.
5160          *
5161          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5162          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5163          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5164          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5165          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5166          *
5167          * This is especially important for buddies when the leftmost
5168          * task is higher priority than the buddy.
5169          */
5170         return calc_delta_fair(gran, se);
5171 }
5172
5173 /*
5174  * Should 'se' preempt 'curr'.
5175  *
5176  *             |s1
5177  *        |s2
5178  *   |s3
5179  *         g
5180  *      |<--->|c
5181  *
5182  *  w(c, s1) = -1
5183  *  w(c, s2) =  0
5184  *  w(c, s3) =  1
5185  *
5186  */
5187 static int
5188 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5189 {
5190         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5191
5192         if (vdiff <= 0)
5193                 return -1;
5194
5195         gran = wakeup_gran(curr, se);
5196         if (vdiff > gran)
5197                 return 1;
5198
5199         return 0;
5200 }
5201
5202 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5203 {
5204         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5205                 return;
5206
5207         for_each_sched_entity(se)
5208                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5209 }
5210
5211 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5212 {
5213         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5214                 return;
5215
5216         for_each_sched_entity(se)
5217                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5218 }
5219
5220 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5221 {
5222         for_each_sched_entity(se)
5223                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5224 }
5225
5226 /*
5227  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5228  */
5229 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5230 {
5231         struct task_struct *curr = rq->curr;
5232         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5233         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5234         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5235         int next_buddy_marked = 0;
5236
5237         if (unlikely(se == pse))
5238                 return;
5239
5240         /*
5241          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5242          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5243          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5244          * next-buddy nomination below.
5245          */
5246         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5247                 return;
5248
5249         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5250                 set_next_buddy(pse);
5251                 next_buddy_marked = 1;
5252         }
5253
5254         /*
5255          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5256          * wake up path.
5257          *
5258          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5259          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5260          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5261          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5262          * below.
5263          */
5264         if (test_tsk_need_resched(curr))
5265                 return;
5266
5267         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5268         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5269             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5270                 goto preempt;
5271
5272         /*
5273          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5274          * is driven by the tick):
5275          */
5276         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5277                 return;
5278
5279         find_matching_se(&se, &pse);
5280         update_curr(cfs_rq_of(se));
5281         BUG_ON(!pse);
5282         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5283                 /*
5284                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5285                  * triggering this preemption.
5286                  */
5287                 if (!next_buddy_marked)
5288                         set_next_buddy(pse);
5289                 goto preempt;
5290         }
5291
5292         return;
5293
5294 preempt:
5295         resched_curr(rq);
5296         /*
5297          * Only set the backward buddy when the current task is still
5298          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5299          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5300          * point, either of which can * drop the rq lock.
5301          *
5302          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5303          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5304          */
5305         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5306                 return;
5307
5308         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5309                 set_last_buddy(se);
5310 }
5311
5312 static struct task_struct *
5313 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5314 {
5315         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5316         struct sched_entity *se;
5317         struct task_struct *p;
5318         int new_tasks;
5319
5320 again:
5321 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5322         if (!cfs_rq->nr_running)
5323                 goto idle;
5324
5325         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5326                 goto simple;
5327
5328         /*
5329          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5330          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5331          *
5332          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5333          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5334          */
5335
5336         do {
5337                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5338
5339                 /*
5340                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5341                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5342                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5343                  * forget we've ever seen it.
5344                  */
5345                 if (curr) {
5346                         if (curr->on_rq)
5347                                 update_curr(cfs_rq);
5348                         else
5349                                 curr = NULL;
5350
5351                         /*
5352                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5353                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5354                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5355                          * be correct.
5356                          */
5357                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5358                                 goto simple;
5359                 }
5360
5361                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5362                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5363         } while (cfs_rq);
5364
5365         p = task_of(se);
5366
5367         /*
5368          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5369          * is a different task than we started out with, try and touch the
5370          * least amount of cfs_rqs.
5371          */
5372         if (prev != p) {
5373                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5374
5375                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5376                         int se_depth = se->depth;
5377                         int pse_depth = pse->depth;
5378
5379                         if (se_depth <= pse_depth) {
5380                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5381                                 pse = parent_entity(pse);
5382                         }
5383                         if (se_depth >= pse_depth) {
5384                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5385                                 se = parent_entity(se);
5386                         }
5387                 }
5388
5389                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5390                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5391         }
5392
5393         if (hrtick_enabled(rq))
5394                 hrtick_start_fair(rq, p);
5395
5396         return p;
5397 simple:
5398         cfs_rq = &rq->cfs;
5399 #endif
5400
5401         if (!cfs_rq->nr_running)
5402                 goto idle;
5403
5404         put_prev_task(rq, prev);
5405
5406         do {
5407                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5408                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5409                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5410         } while (cfs_rq);
5411
5412         p = task_of(se);
5413
5414         if (hrtick_enabled(rq))
5415                 hrtick_start_fair(rq, p);
5416
5417         return p;
5418
5419 idle:
5420         /*
5421          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5422          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5423          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5424          * re-start the picking loop.
5425          */
5426         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5427         new_tasks = idle_balance(rq);
5428         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5429         /*
5430          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5431          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5432          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5433          */
5434         if (new_tasks < 0)
5435                 return RETRY_TASK;
5436
5437         if (new_tasks > 0)
5438                 goto again;
5439
5440         return NULL;
5441 }
5442
5443 /*
5444  * Account for a descheduled task:
5445  */
5446 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5447 {
5448         struct sched_entity *se = &prev->se;
5449         struct cfs_rq *cfs_rq;
5450
5451         for_each_sched_entity(se) {
5452                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5453                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5454         }
5455 }
5456
5457 /*
5458  * sched_yield() is very simple
5459  *
5460  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5461  */
5462 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5463 {
5464         struct task_struct *curr = rq->curr;
5465         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5466         struct sched_entity *se = &curr->se;
5467
5468         /*
5469          * Are we the only task in the tree?
5470          */
5471         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5472                 return;
5473
5474         clear_buddies(cfs_rq, se);
5475
5476         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5477                 update_rq_clock(rq);
5478                 /*
5479                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5480                  */
5481                 update_curr(cfs_rq);
5482                 /*
5483                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5484                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5485                  * and double the fastpath cost.
5486                  */
5487                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5488         }
5489
5490         set_skip_buddy(se);
5491 }
5492
5493 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5494 {
5495         struct sched_entity *se = &p->se;
5496
5497         /* throttled hierarchies are not runnable */
5498         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5499                 return false;
5500
5501         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5502         set_next_buddy(se);
5503
5504         yield_task_fair(rq);
5505
5506         return true;
5507 }
5508
5509 #ifdef CONFIG_SMP
5510 /**************************************************
5511  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5512  *
5513  * BASICS
5514  *
5515  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5516  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5517  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5518  *
5519  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5520  *
5521  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5522  * W_i,0 is defined as:
5523  *
5524  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5525  *
5526  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5527  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5528  *
5529  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5530  * weight:
5531  *
5532  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5533  *
5534  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5535  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5536  * can also include other factors [XXX].
5537  *
5538  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5539  * directly from (1):
5540  *
5541  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5542  *
5543  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5544  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5545  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5546  *
5547  * [XXX expand on:
5548  *     - infeasible weights;
5549  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5550  *
5551  *
5552  * SCHED DOMAINS
5553  *
5554  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5555  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5556  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5557  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5558  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5559  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5560  * the groups.
5561  *
5562  * This yields:
5563  *
5564  *     log_2 n     1     n
5565  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5566  *     i = 0      2^i   2^i
5567  *                               `- size of each group
5568  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5569  *         |         `- freq
5570  *         `- sum over all levels
5571  *
5572  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5573  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5574  *
5575  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5576  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5577  *
5578  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5579  *
5580  *             log_2 n     
5581  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5582  *             k = 0
5583  *
5584  * And you'll find that:
5585  *
5586  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5587  *
5588  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5589  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5590  * of:
5591  *
5592  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5593  *
5594  *
5595  * WORK CONSERVING
5596  *
5597  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5598  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5599  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5600  *
5601  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5602  * time.
5603  *
5604  * [XXX more?]
5605  *
5606  *
5607  * CGROUPS
5608  *
5609  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5610  *
5611  *                                s_k,i
5612  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5613  *                                 S_k
5614  *
5615  * Where
5616  *
5617  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5618  *
5619  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5620  *
5621  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5622  * property.
5623  *
5624  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5625  *      rewrite all of this once again.]
5626  */ 
5627
5628 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5629
5630 enum fbq_type { regular, remote, all };
5631
5632 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5633 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5634 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5635 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5636
5637 struct lb_env {
5638         struct sched_domain     *sd;
5639
5640         struct rq               *src_rq;
5641         int                     src_cpu;
5642
5643         int                     dst_cpu;
5644         struct rq               *dst_rq;
5645
5646         struct cpumask          *dst_grpmask;
5647         int                     new_dst_cpu;
5648         enum cpu_idle_type      idle;
5649         long                    imbalance;
5650         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5651         struct cpumask          *cpus;
5652
5653         unsigned int            flags;
5654
5655         unsigned int            loop;
5656         unsigned int            loop_break;
5657         unsigned int            loop_max;
5658
5659         enum fbq_type           fbq_type;
5660         struct list_head        tasks;
5661 };
5662
5663 /*
5664  * Is this task likely cache-hot:
5665  */
5666 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5667 {
5668         s64 delta;
5669
5670         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5671
5672         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5673                 return 0;
5674
5675         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5676                 return 0;
5677
5678         /*
5679          * Buddy candidates are cache hot:
5680          */
5681         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5682                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5683                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5684                 return 1;
5685
5686         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5687                 return 1;
5688         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5689                 return 0;
5690
5691         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5692
5693         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5694 }
5695
5696 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5697 /*
5698  * Returns 1, if task migration degrades locality
5699  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5700  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5701  */
5702 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5703 {
5704         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5705         unsigned long src_faults, dst_faults;
5706         int src_nid, dst_nid;
5707
5708         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5709                 return -1;
5710
5711         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5712                 return -1;
5713
5714         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5715         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5716
5717         if (src_nid == dst_nid)
5718                 return -1;
5719
5720         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5721         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5722                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5723                         return 1;
5724                 else
5725                         return -1;
5726         }
5727
5728         /* Encourage migration to the preferred node. */
5729         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5730                 return 0;
5731
5732         if (numa_group) {
5733                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5734                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5735         } else {
5736                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5737                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5738         }
5739
5740         return dst_faults < src_faults;
5741 }
5742
5743 #else
5744 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5745                                              struct lb_env *env)
5746 {
5747         return -1;
5748 }
5749 #endif
5750
5751 /*
5752  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5753  */
5754 static
5755 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5756 {
5757         int tsk_cache_hot;
5758
5759         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5760
5761         /*
5762          * We do not migrate tasks that are:
5763          * 1) throttled_lb_pair, or
5764          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5765          * 3) running (obviously), or
5766          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5767          */
5768         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5769                 return 0;
5770
5771         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5772                 int cpu;
5773
5774                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5775
5776                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5777
5778                 /*
5779                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5780                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5781                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5782                  *
5783                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5784                  * one in current iteration.
5785                  */
5786                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5787                         return 0;
5788
5789                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5790                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5791                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5792                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5793                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5794                                 break;
5795                         }
5796                 }
5797
5798                 return 0;
5799         }
5800
5801         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5802         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5803
5804         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5805                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5806                 return 0;
5807         }
5808
5809         /*
5810          * Aggressive migration if:
5811          * 1) destination numa is preferred
5812          * 2) task is cache cold, or
5813          * 3) too many balance attempts have failed.
5814          */
5815         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5816         if (tsk_cache_hot == -1)
5817                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5818
5819         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5820             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5821                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5822                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5823                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5824                 }
5825                 return 1;
5826         }
5827
5828         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5829         return 0;
5830 }
5831
5832 /*
5833  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5834  */
5835 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5836 {
5837         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5838
5839         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5840         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5841         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5842 }
5843
5844 /*
5845  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5846  * part of active balancing operations within "domain".
5847  *
5848  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5849  */
5850 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5851 {
5852         struct task_struct *p, *n;
5853
5854         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5855
5856         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5857                 if (!can_migrate_task(p, env))
5858                         continue;
5859
5860                 detach_task(p, env);
5861
5862                 /*
5863                  * Right now, this is only the second place where
5864                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5865                  * so we can safely collect stats here rather than
5866                  * inside detach_tasks().
5867                  */
5868                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5869                 return p;
5870         }
5871         return NULL;
5872 }
5873
5874 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5875
5876 /*
5877  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5878  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5879  *
5880  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5881  */
5882 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5883 {
5884         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5885         struct task_struct *p;
5886         unsigned long load;
5887         int detached = 0;
5888
5889         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5890
5891         if (env->imbalance <= 0)
5892                 return 0;
5893
5894         while (!list_empty(tasks)) {
5895                 /*
5896                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5897                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5898                  */
5899                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5900                         break;
5901
5902                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5903
5904                 env->loop++;
5905                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5906                 if (env->loop > env->loop_max)
5907                         break;
5908
5909                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5910                 if (env->loop > env->loop_break) {
5911                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5912                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5913                         break;
5914                 }
5915
5916                 if (!can_migrate_task(p, env))
5917                         goto next;
5918
5919                 load = task_h_load(p);
5920
5921                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5922                         goto next;
5923
5924                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5925                         goto next;
5926
5927                 detach_task(p, env);
5928                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5929
5930                 detached++;
5931                 env->imbalance -= load;
5932
5933 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5934                 /*
5935                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5936                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5937                  * the critical section.
5938                  */
5939                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5940                         break;
5941 #endif
5942
5943                 /*
5944                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5945                  * weighted load.
5946                  */
5947                 if (env->imbalance <= 0)
5948                         break;
5949
5950                 continue;
5951 next:
5952                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5953         }
5954
5955         /*
5956          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5957          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5958          * than inside detach_one_task().
5959          */
5960         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5961
5962         return detached;
5963 }
5964
5965 /*
5966  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5967  */
5968 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5969 {
5970         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5971
5972         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5973         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5974         activate_task(rq, p, 0);
5975         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5976 }
5977
5978 /*
5979  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5980  * its new rq.
5981  */
5982 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5983 {
5984         raw_spin_lock(&rq->lock);
5985         attach_task(rq, p);
5986         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5987 }
5988
5989 /*
5990  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5991  * new rq.
5992  */
5993 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5994 {
5995         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5996         struct task_struct *p;
5997
5998         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5999
6000         while (!list_empty(tasks)) {
6001                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6002                 list_del_init(&p->se.group_node);
6003
6004                 attach_task(env->dst_rq, p);
6005         }
6006
6007         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6008 }
6009
6010 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6011 static void update_blocked_averages(int cpu)
6012 {
6013         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6014         struct cfs_rq *cfs_rq;
6015         unsigned long flags;
6016
6017         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6018         update_rq_clock(rq);
6019
6020         /*
6021          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6022          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6023          */
6024         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6025                 /* throttled entities do not contribute to load */
6026                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6027                         continue;
6028
6029                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6030                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6031         }
6032         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6033 }
6034
6035 /*
6036  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6037  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6038  * group is a fraction of its parents load.
6039  */
6040 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6041 {
6042         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6043         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6044         unsigned long now = jiffies;
6045         unsigned long load;
6046
6047         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6048                 return;
6049
6050         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
6051         for_each_sched_entity(se) {
6052                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6053                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
6054                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6055                         break;
6056         }
6057
6058         if (!se) {
6059                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6060                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6061         }
6062
6063         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
6064                 load = cfs_rq->h_load;
6065                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6066                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6067                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6068                 cfs_rq->h_load = load;
6069                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6070         }
6071 }
6072
6073 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6074 {
6075         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6076
6077         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6078         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6079                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6080 }
6081 #else
6082 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6083 {
6084         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6085         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6086         unsigned long flags;
6087
6088         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6089         update_rq_clock(rq);
6090         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6091         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6092 }
6093
6094 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6095 {
6096         return p->se.avg.load_avg;
6097 }
6098 #endif
6099
6100 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6101
6102 enum group_type {
6103         group_other = 0,
6104         group_imbalanced,
6105         group_overloaded,
6106 };
6107
6108 /*
6109  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6110  */
6111 struct sg_lb_stats {
6112         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6113         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6114         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6115         unsigned long load_per_task;
6116         unsigned long group_capacity;
6117         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6118         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6119         unsigned int idle_cpus;
6120         unsigned int group_weight;
6121         enum group_type group_type;
6122         int group_no_capacity;
6123 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6124         unsigned int nr_numa_running;
6125         unsigned int nr_preferred_running;
6126 #endif
6127 };
6128
6129 /*
6130  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6131  *               during load balancing.
6132  */
6133 struct sd_lb_stats {
6134         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6135         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6136         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6137         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6138         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6139
6140         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6141         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6142 };
6143
6144 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6145 {
6146         /*
6147          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6148          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6149          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6150          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6151          */
6152         *sds = (struct sd_lb_stats){
6153                 .busiest = NULL,
6154                 .local = NULL,
6155                 .total_load = 0UL,
6156                 .total_capacity = 0UL,
6157                 .busiest_stat = {
6158                         .avg_load = 0UL,
6159                         .sum_nr_running = 0,
6160                         .group_type = group_other,
6161                 },
6162         };
6163 }
6164
6165 /**
6166  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6167  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6168  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6169  *
6170  * Return: The load index.
6171  */
6172 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6173                                         enum cpu_idle_type idle)
6174 {
6175         int load_idx;
6176
6177         switch (idle) {
6178         case CPU_NOT_IDLE:
6179                 load_idx = sd->busy_idx;
6180                 break;
6181
6182         case CPU_NEWLY_IDLE:
6183                 load_idx = sd->newidle_idx;
6184                 break;
6185         default:
6186                 load_idx = sd->idle_idx;
6187                 break;
6188         }
6189
6190         return load_idx;
6191 }
6192
6193 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6194 {
6195         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6196         u64 total, used, age_stamp, avg;
6197         s64 delta;
6198
6199         /*
6200          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6201          * we read them once before doing sanity checks on them.
6202          */
6203         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6204         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6205         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6206
6207         if (unlikely(delta < 0))
6208                 delta = 0;
6209
6210         total = sched_avg_period() + delta;
6211
6212         used = div_u64(avg, total);
6213
6214         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6215                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6216
6217         return 1;
6218 }
6219
6220 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6221 {
6222         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6223         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6224
6225         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6226
6227         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6228         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6229
6230         if (!capacity)
6231                 capacity = 1;
6232
6233         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6234         sdg->sgc->capacity = capacity;
6235 }
6236
6237 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6238 {
6239         struct sched_domain *child = sd->child;
6240         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6241         unsigned long capacity;
6242         unsigned long interval;
6243
6244         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6245         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6246         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6247
6248         if (!child) {
6249                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6250                 return;
6251         }
6252
6253         capacity = 0;
6254
6255         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6256                 /*
6257                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6258                  * span the current group.
6259                  */
6260
6261                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6262                         struct sched_group_capacity *sgc;
6263                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6264
6265                         /*
6266                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6267                          * gets here before we've attached the domains to the
6268                          * runqueues.
6269                          *
6270                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6271                          * in update_cpu_capacity().
6272                          *
6273                          * This avoids capacity from being 0 and
6274                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6275                          */
6276                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6277                                 capacity += capacity_of(cpu);
6278                                 continue;
6279                         }
6280
6281                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6282                         capacity += sgc->capacity;
6283                 }
6284         } else  {
6285                 /*
6286                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6287                  * span the current group.
6288                  */ 
6289
6290                 group = child->groups;
6291                 do {
6292                         capacity += group->sgc->capacity;
6293                         group = group->next;
6294                 } while (group != child->groups);
6295         }
6296
6297         sdg->sgc->capacity = capacity;
6298 }
6299
6300 /*
6301  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6302  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6303  * Return true is the capacity is reduced
6304  */
6305 static inline int
6306 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6307 {
6308         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6309                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6310 }
6311
6312 /*
6313  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6314  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6315  *
6316  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6317  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6318  * Something like:
6319  *
6320  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6321  *              *     * * *
6322  *
6323  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6324  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6325  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6326  *
6327  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6328  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6329  * moving tasks due to affinity constraints.
6330  *
6331  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6332  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6333  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6334  * to create an effective group imbalance.
6335  *
6336  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6337  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6338  * subtle and fragile situation.
6339  */
6340
6341 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6342 {
6343         return group->sgc->imbalance;
6344 }
6345
6346 /*
6347  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6348  * be used by some tasks.
6349  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6350  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6351  * available capacity for CFS tasks.
6352  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6353  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6354  * capacity in meaningful for the load balancer.
6355  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6356  * any benefit for the load balance.
6357  */
6358 static inline bool
6359 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6360 {
6361         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6362                 return true;
6363
6364         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6365                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6366                 return true;
6367
6368         return false;
6369 }
6370
6371 /*
6372  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6373  *  handle.
6374  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6375  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6376  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6377  *  false.
6378  */
6379 static inline bool
6380 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6381 {
6382         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6383                 return false;
6384
6385         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6386                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6387                 return true;
6388
6389         return false;
6390 }
6391
6392 static inline enum
6393 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6394                           struct sg_lb_stats *sgs)
6395 {
6396         if (sgs->group_no_capacity)
6397                 return group_overloaded;
6398
6399         if (sg_imbalanced(group))
6400                 return group_imbalanced;
6401
6402         return group_other;
6403 }
6404
6405 /**
6406  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6407  * @env: The load balancing environment.
6408  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6409  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6410  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6411  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6412  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6413  */
6414 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6415                         struct sched_group *group, int load_idx,
6416                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6417                         bool *overload)
6418 {
6419         unsigned long load;
6420         int i;
6421
6422         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6423
6424         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6425                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6426
6427                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6428                 if (local_group)
6429                         load = target_load(i, load_idx);
6430                 else
6431                         load = source_load(i, load_idx);
6432
6433                 sgs->group_load += load;
6434                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6435                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6436
6437                 if (rq->nr_running > 1)
6438                         *overload = true;
6439
6440 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6441                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6442                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6443 #endif
6444                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6445                 if (idle_cpu(i))
6446                         sgs->idle_cpus++;
6447         }
6448
6449         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6450         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6451         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6452
6453         if (sgs->sum_nr_running)
6454                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6455
6456         sgs->group_weight = group->group_weight;
6457
6458         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6459         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6460 }
6461
6462 /**
6463  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6464  * @env: The load balancing environment.
6465  * @sds: sched_domain statistics
6466  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6467  * @sgs: sched_group statistics
6468  *
6469  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6470  * busiest group.
6471  *
6472  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6473  * busiest group. %false otherwise.
6474  */
6475 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6476                                    struct sd_lb_stats *sds,
6477                                    struct sched_group *sg,
6478                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6479 {
6480         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6481
6482         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6483                 return true;
6484
6485         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6486                 return false;
6487
6488         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6489                 return false;
6490
6491         /* This is the busiest node in its class. */
6492         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6493                 return true;
6494
6495         /*
6496          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6497          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6498          * higher than ourself as busy.
6499          */
6500         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6501                 if (!sds->busiest)
6502                         return true;
6503
6504                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6505                         return true;
6506         }
6507
6508         return false;
6509 }
6510
6511 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6512 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6513 {
6514         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6515                 return regular;
6516         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6517                 return remote;
6518         return all;
6519 }
6520
6521 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6522 {
6523         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6524                 return regular;
6525         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6526                 return remote;
6527         return all;
6528 }
6529 #else
6530 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6531 {
6532         return all;
6533 }
6534
6535 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6536 {
6537         return regular;
6538 }
6539 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6540
6541 /**
6542  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6543  * @env: The load balancing environment.
6544  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6545  */
6546 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6547 {
6548         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6549         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6550         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6551         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6552         bool overload = false;
6553
6554         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6555                 prefer_sibling = 1;
6556
6557         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6558
6559         do {
6560                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6561                 int local_group;
6562
6563                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6564                 if (local_group) {
6565                         sds->local = sg;
6566                         sgs = &sds->local_stat;
6567
6568                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6569                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6570                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6571                 }
6572
6573                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6574                                                 &overload);
6575
6576                 if (local_group)
6577                         goto next_group;
6578
6579                 /*
6580                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6581                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6582                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6583                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6584                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6585                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6586                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6587                  * the tasks on the system).
6588                  */
6589                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6590                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6591                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6592                         sgs->group_no_capacity = 1;
6593                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6594                 }
6595
6596                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6597                         sds->busiest = sg;
6598                         sds->busiest_stat = *sgs;
6599                 }
6600
6601 next_group:
6602                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6603                 sds->total_load += sgs->group_load;
6604                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6605
6606                 sg = sg->next;
6607         } while (sg != env->sd->groups);
6608
6609         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6610                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6611
6612         if (!env->sd->parent) {
6613                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6614                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6615                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6616         }
6617
6618 }
6619
6620 /**
6621  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6622  *                      sched doman.
6623  *
6624  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6625  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6626  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6627  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6628  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6629  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6630  *
6631  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6632  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6633  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6634  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6635  * number.
6636  *
6637  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6638  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6639  *
6640  * @env: The load balancing environment.
6641  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6642  */
6643 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6644 {
6645         int busiest_cpu;
6646
6647         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6648                 return 0;
6649
6650         if (!sds->busiest)
6651                 return 0;
6652
6653         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6654         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6655                 return 0;
6656
6657         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6658                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6659                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6660
6661         return 1;
6662 }
6663
6664 /**
6665  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6666  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6667  *                      load balancing.
6668  * @env: The load balancing environment.
6669  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6670  */
6671 static inline
6672 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6673 {
6674         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6675         unsigned int imbn = 2;
6676         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6677         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6678
6679         local = &sds->local_stat;
6680         busiest = &sds->busiest_stat;
6681
6682         if (!local->sum_nr_running)
6683                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6684         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6685                 imbn = 1;
6686
6687         scaled_busy_load_per_task =
6688                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6689                 busiest->group_capacity;
6690
6691         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6692             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6693                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6694                 return;
6695         }
6696
6697         /*
6698          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6699          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6700          * moving them.
6701          */
6702
6703         capa_now += busiest->group_capacity *
6704                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6705         capa_now += local->group_capacity *
6706                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6707         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6708
6709         /* Amount of load we'd subtract */
6710         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6711                 capa_move += busiest->group_capacity *
6712                             min(busiest->load_per_task,
6713                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6714         }
6715
6716         /* Amount of load we'd add */
6717         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6718             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6719                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6720                       local->group_capacity;
6721         } else {
6722                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6723                       local->group_capacity;
6724         }
6725         capa_move += local->group_capacity *
6726                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6727         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6728
6729         /* Move if we gain throughput */
6730         if (capa_move > capa_now)
6731                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6732 }
6733
6734 /**
6735  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6736  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6737  * @env: load balance environment
6738  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6739  */
6740 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6741 {
6742         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6743         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6744
6745         local = &sds->local_stat;
6746         busiest = &sds->busiest_stat;
6747
6748         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6749                 /*
6750                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6751                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6752                  */
6753                 busiest->load_per_task =
6754                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6755         }
6756
6757         /*
6758          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6759          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6760          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6761          */
6762         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6763             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6764                 env->imbalance = 0;
6765                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6766         }
6767
6768         /*
6769          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6770          */
6771         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6772             local->group_type   == group_overloaded) {
6773                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6774                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6775                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6776                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6777                 else
6778                         load_above_capacity = ~0UL;
6779         }
6780
6781         /*
6782          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6783          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6784          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6785          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6786          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6787          * for the minimum possible imbalance.
6788          */
6789         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6790
6791         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6792         env->imbalance = min(
6793                 max_pull * busiest->group_capacity,
6794                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6795         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6796
6797         /*
6798          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6799          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6800          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6801          * moved
6802          */
6803         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6804                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6805 }
6806
6807 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6808
6809 /**
6810  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6811  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6812  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6813  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6814  * such a group exists.
6815  *
6816  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6817  * to restore balance.
6818  *
6819  * @env: The load balancing environment.
6820  *
6821  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6822  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6823  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6824  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6825  */
6826 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6827 {
6828         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6829         struct sd_lb_stats sds;
6830
6831         init_sd_lb_stats(&sds);
6832
6833         /*
6834          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6835          * this level.
6836          */
6837         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6838         local = &sds.local_stat;
6839         busiest = &sds.busiest_stat;
6840
6841         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6842         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6843             check_asym_packing(env, &sds))
6844                 return sds.busiest;
6845
6846         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6847         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6848                 goto out_balanced;
6849
6850         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6851                                                 / sds.total_capacity;
6852
6853         /*
6854          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6855          * work because they assume all things are equal, which typically
6856          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6857          */
6858         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6859                 goto force_balance;
6860
6861         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6862         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6863             busiest->group_no_capacity)
6864                 goto force_balance;
6865
6866         /*
6867          * If the local group is busier than the selected busiest group
6868          * don't try and pull any tasks.
6869          */
6870         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6871                 goto out_balanced;
6872
6873         /*
6874          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6875          * average load.
6876          */
6877         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6878                 goto out_balanced;
6879
6880         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6881                 /*
6882                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6883                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6884                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6885                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6886                  * might end up to just move the imbalance on another group
6887                  */
6888                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6889                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6890                         goto out_balanced;
6891         } else {
6892                 /*
6893                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6894                  * imbalance_pct to be conservative.
6895                  */
6896                 if (100 * busiest->avg_load <=
6897                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6898                         goto out_balanced;
6899         }
6900
6901 force_balance:
6902         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6903         calculate_imbalance(env, &sds);
6904         return sds.busiest;
6905
6906 out_balanced:
6907         env->imbalance = 0;
6908         return NULL;
6909 }
6910
6911 /*
6912  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6913  */
6914 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6915                                      struct sched_group *group)
6916 {
6917         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6918         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6919         int i;
6920
6921         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6922                 unsigned long capacity, wl;
6923                 enum fbq_type rt;
6924
6925                 rq = cpu_rq(i);
6926                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6927
6928                 /*
6929                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6930                  *  - regular: there are !numa tasks
6931                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6932                  *  - all:     there is no distinction
6933                  *
6934                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6935                  * ignore those when there's better options.
6936                  *
6937                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6938                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6939                  * queue by moving tasks around inside the node.
6940                  *
6941                  * If we cannot move enough load due to this classification
6942                  * the next pass will adjust the group classification and
6943                  * allow migration of more tasks.
6944                  *
6945                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6946                  */
6947                 if (rt > env->fbq_type)
6948                         continue;
6949
6950                 capacity = capacity_of(i);
6951
6952                 wl = weighted_cpuload(i);
6953
6954                 /*
6955                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6956                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6957                  */
6958
6959                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6960                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6961                         continue;
6962
6963                 /*
6964                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6965                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6966                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6967                  * potentially running at a lower capacity.
6968                  *
6969                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6970                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6971                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6972                  * our previous maximum.
6973                  */
6974                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6975                         busiest_load = wl;
6976                         busiest_capacity = capacity;
6977                         busiest = rq;
6978                 }
6979         }
6980
6981         return busiest;
6982 }
6983
6984 /*
6985  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6986  * so long as it is large enough.
6987  */
6988 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6989
6990 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6991 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6992
6993 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6994 {
6995         struct sched_domain *sd = env->sd;
6996
6997         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6998
6999                 /*
7000                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7001                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7002                  * lowest numbered CPUs.
7003                  */
7004                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7005                         return 1;
7006         }
7007
7008         /*
7009          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7010          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7011          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7012          * available on dst_cpu.
7013          */
7014         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7015             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7016                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7017                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7018                         return 1;
7019         }
7020
7021         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7022 }
7023
7024 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7025
7026 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7027 {
7028         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7029         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7030         int cpu, balance_cpu = -1;
7031
7032         /*
7033          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7034          * to do the newly idle load balance.
7035          */
7036         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7037                 return 1;
7038
7039         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7040         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7041         /* Try to find first idle cpu */
7042         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7043                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7044                         continue;
7045
7046                 balance_cpu = cpu;
7047                 break;
7048         }
7049
7050         if (balance_cpu == -1)
7051                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7052
7053         /*
7054          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7055          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7056          */
7057         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7058 }
7059
7060 /*
7061  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7062  * tasks if there is an imbalance.
7063  */
7064 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7065                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7066                         int *continue_balancing)
7067 {
7068         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7069         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7070         struct sched_group *group;
7071         struct rq *busiest;
7072         unsigned long flags;
7073         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7074
7075         struct lb_env env = {
7076                 .sd             = sd,
7077                 .dst_cpu        = this_cpu,
7078                 .dst_rq         = this_rq,
7079                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7080                 .idle           = idle,
7081                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7082                 .cpus           = cpus,
7083                 .fbq_type       = all,
7084                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7085         };
7086
7087         /*
7088          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7089          * other cpus in our group
7090          */
7091         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7092                 env.dst_grpmask = NULL;
7093
7094         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7095
7096         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7097
7098 redo:
7099         if (!should_we_balance(&env)) {
7100                 *continue_balancing = 0;
7101                 goto out_balanced;
7102         }
7103
7104         group = find_busiest_group(&env);
7105         if (!group) {
7106                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7107                 goto out_balanced;
7108         }
7109
7110         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7111         if (!busiest) {
7112                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7113                 goto out_balanced;
7114         }
7115
7116         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7117
7118         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7119
7120         env.src_cpu = busiest->cpu;
7121         env.src_rq = busiest;
7122
7123         ld_moved = 0;
7124         if (busiest->nr_running > 1) {
7125                 /*
7126                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7127                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7128                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7129                  * correctly treated as an imbalance.
7130                  */
7131                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7132                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7133
7134 more_balance:
7135                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7136
7137                 /*
7138                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7139                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7140                  */
7141                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7142
7143                 /*
7144                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7145                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7146                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7147                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7148                  * See task_rq_lock() family for the details.
7149                  */
7150
7151                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7152
7153                 if (cur_ld_moved) {
7154                         attach_tasks(&env);
7155                         ld_moved += cur_ld_moved;
7156                 }
7157
7158                 local_irq_restore(flags);
7159
7160                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7161                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7162                         goto more_balance;
7163                 }
7164
7165                 /*
7166                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7167                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7168                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7169                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7170                  * sched_group.
7171                  *
7172                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7173                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7174                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7175                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7176                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7177                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7178                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7179                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7180                  * This however should not happen so much in practice and
7181                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7182                  * excess load moved.
7183                  */
7184                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7185
7186                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7187                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7188
7189                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7190                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7191                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7192                         env.loop         = 0;
7193                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7194
7195                         /*
7196                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7197                          * need to continue with same src_cpu.
7198                          */
7199                         goto more_balance;
7200                 }
7201
7202                 /*
7203                  * We failed to reach balance because of affinity.
7204                  */
7205                 if (sd_parent) {
7206                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7207
7208                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7209                                 *group_imbalance = 1;
7210                 }
7211
7212                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7213                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7214                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7215                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7216                                 env.loop = 0;
7217                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7218                                 goto redo;
7219                         }
7220                         goto out_all_pinned;
7221                 }
7222         }
7223
7224         if (!ld_moved) {
7225                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7226                 /*
7227                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7228                  * We do not want newidle balance, which can be very
7229                  * frequent, pollute the failure counter causing
7230                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7231                  */
7232                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7233                         sd->nr_balance_failed++;
7234
7235                 if (need_active_balance(&env)) {
7236                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7237
7238                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7239                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7240                          * moved to this_cpu
7241                          */
7242                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7243                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7244                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7245                                                             flags);
7246                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7247                                 goto out_one_pinned;
7248                         }
7249
7250                         /*
7251                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7252                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7253                          * only after active load balance is finished.
7254                          */
7255                         if (!busiest->active_balance) {
7256                                 busiest->active_balance = 1;
7257                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7258                                 active_balance = 1;
7259                         }
7260                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7261
7262                         if (active_balance) {
7263                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7264                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7265                                         &busiest->active_balance_work);
7266                         }
7267
7268                         /*
7269                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7270                          * counter.
7271                          */
7272                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7273                 }
7274         } else
7275                 sd->nr_balance_failed = 0;
7276
7277         if (likely(!active_balance)) {
7278                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7279                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7280         } else {
7281                 /*
7282                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7283                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7284                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7285                  * detach_tasks).
7286                  */
7287                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7288                         sd->balance_interval *= 2;
7289         }
7290
7291         goto out;
7292
7293 out_balanced:
7294         /*
7295          * We reach balance although we may have faced some affinity
7296          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7297          */
7298         if (sd_parent) {
7299                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7300
7301                 if (*group_imbalance)
7302                         *group_imbalance = 0;
7303         }
7304
7305 out_all_pinned:
7306         /*
7307          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7308          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7309          * can try to migrate them.
7310          */
7311         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7312
7313         sd->nr_balance_failed = 0;
7314
7315 out_one_pinned:
7316         /* tune up the balancing interval */
7317         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7318                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7319                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7320                 sd->balance_interval *= 2;
7321
7322         ld_moved = 0;
7323 out:
7324         return ld_moved;
7325 }
7326
7327 static inline unsigned long
7328 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7329 {
7330         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7331
7332         if (cpu_busy)
7333                 interval *= sd->busy_factor;
7334
7335         /* scale ms to jiffies */
7336         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7337         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7338
7339         return interval;
7340 }
7341
7342 static inline void
7343 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7344 {
7345         unsigned long interval, next;
7346
7347         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7348         next = sd->last_balance + interval;
7349
7350         if (time_after(*next_balance, next))
7351                 *next_balance = next;
7352 }
7353
7354 /*
7355  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7356  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7357  */
7358 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7359 {
7360         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7361         int this_cpu = this_rq->cpu;
7362         struct sched_domain *sd;
7363         int pulled_task = 0;
7364         u64 curr_cost = 0;
7365
7366         idle_enter_fair(this_rq);
7367
7368         /*
7369          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7370          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7371          */
7372         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7373
7374         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7375             !this_rq->rd->overload) {
7376                 rcu_read_lock();
7377                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7378                 if (sd)
7379                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7380                 rcu_read_unlock();
7381
7382                 goto out;
7383         }
7384
7385         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7386
7387         update_blocked_averages(this_cpu);
7388         rcu_read_lock();
7389         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7390                 int continue_balancing = 1;
7391                 u64 t0, domain_cost;
7392
7393                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7394                         continue;
7395
7396                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7397                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7398                         break;
7399                 }
7400
7401                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7402                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7403
7404                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7405                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7406                                                    &continue_balancing);
7407
7408                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7409                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7410                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7411
7412                         curr_cost += domain_cost;
7413                 }
7414
7415                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7416
7417                 /*
7418                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7419                  * now runnable tasks on this rq.
7420                  */
7421                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7422                         break;
7423         }
7424         rcu_read_unlock();
7425
7426         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7427
7428         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7429                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7430
7431         /*
7432          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7433          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7434          * pretend we pulled a task.
7435          */
7436         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7437                 pulled_task = 1;
7438
7439 out:
7440         /* Move the next balance forward */
7441         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7442                 this_rq->next_balance = next_balance;
7443
7444         /* Is there a task of a high priority class? */
7445         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7446                 pulled_task = -1;
7447
7448         if (pulled_task) {
7449                 idle_exit_fair(this_rq);
7450                 this_rq->idle_stamp = 0;
7451         }
7452
7453         return pulled_task;
7454 }
7455
7456 /*
7457  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7458  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7459  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7460  * avoids physical / logical imbalances.
7461  */
7462 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7463 {
7464         struct rq *busiest_rq = data;
7465         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7466         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7467         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7468         struct sched_domain *sd;
7469         struct task_struct *p = NULL;
7470
7471         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7472
7473         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7474         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7475                      !busiest_rq->active_balance))
7476                 goto out_unlock;
7477
7478         /* Is there any task to move? */
7479         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7480                 goto out_unlock;
7481
7482         /*
7483          * This condition is "impossible", if it occurs
7484          * we need to fix it. Originally reported by
7485          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7486          */
7487         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7488
7489         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7490         rcu_read_lock();
7491         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7492                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7493                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7494                                 break;
7495         }
7496
7497         if (likely(sd)) {
7498                 struct lb_env env = {
7499                         .sd             = sd,
7500                         .dst_cpu        = target_cpu,
7501                         .dst_rq         = target_rq,
7502                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7503                         .src_rq         = busiest_rq,
7504                         .idle           = CPU_IDLE,
7505                 };
7506
7507                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7508
7509                 p = detach_one_task(&env);
7510                 if (p)
7511                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7512                 else
7513                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7514         }
7515         rcu_read_unlock();
7516 out_unlock:
7517         busiest_rq->active_balance = 0;
7518         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7519
7520         if (p)
7521                 attach_one_task(target_rq, p);
7522
7523         local_irq_enable();
7524
7525         return 0;
7526 }
7527
7528 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7529 {
7530         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7531 }
7532
7533 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7534 /*
7535  * idle load balancing details
7536  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7537  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7538  *   load balancing for all the idle CPUs.
7539  */
7540 static struct {
7541         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7542         atomic_t nr_cpus;
7543         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7544 } nohz ____cacheline_aligned;
7545
7546 static inline int find_new_ilb(void)
7547 {
7548         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7549
7550         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7551                 return ilb;
7552
7553         return nr_cpu_ids;
7554 }
7555
7556 /*
7557  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7558  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7559  * CPU (if there is one).
7560  */
7561 static void nohz_balancer_kick(void)
7562 {
7563         int ilb_cpu;
7564
7565         nohz.next_balance++;
7566
7567         ilb_cpu = find_new_ilb();
7568
7569         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7570                 return;
7571
7572         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7573                 return;
7574         /*
7575          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7576          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7577          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7578          * will be run before returning from the IPI.
7579          */
7580         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7581         return;
7582 }
7583
7584 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7585 {
7586         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7587                 /*
7588                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7589                  */
7590                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7591                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7592                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7593                 }
7594                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7595         }
7596 }
7597
7598 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7599 {
7600         struct sched_domain *sd;
7601         int cpu = smp_processor_id();
7602
7603         rcu_read_lock();
7604         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7605
7606         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7607                 goto unlock;
7608         sd->nohz_idle = 0;
7609
7610         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7611 unlock:
7612         rcu_read_unlock();
7613 }
7614
7615 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7616 {
7617         struct sched_domain *sd;
7618         int cpu = smp_processor_id();
7619
7620         rcu_read_lock();
7621         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7622
7623         if (!sd || sd->nohz_idle)
7624                 goto unlock;
7625         sd->nohz_idle = 1;
7626
7627         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7628 unlock:
7629         rcu_read_unlock();
7630 }
7631
7632 /*
7633  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7634  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7635  */
7636 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7637 {
7638         /*
7639          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7640          */
7641         if (!cpu_active(cpu))
7642                 return;
7643
7644         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7645                 return;
7646
7647         /*
7648          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7649          */
7650         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7651                 return;
7652
7653         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7654         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7655         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7656 }
7657
7658 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7659                                         unsigned long action, void *hcpu)
7660 {
7661         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7662         case CPU_DYING:
7663                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7664                 return NOTIFY_OK;
7665         default:
7666                 return NOTIFY_DONE;
7667         }
7668 }
7669 #endif
7670
7671 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7672
7673 /*
7674  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7675  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7676  */
7677 void update_max_interval(void)
7678 {
7679         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7680 }
7681
7682 /*
7683  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7684  * and initiates a balancing operation if so.
7685  *
7686  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7687  */
7688 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7689 {
7690         int continue_balancing = 1;
7691         int cpu = rq->cpu;
7692         unsigned long interval;
7693         struct sched_domain *sd;
7694         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7695         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7696         int update_next_balance = 0;
7697         int need_serialize, need_decay = 0;
7698         u64 max_cost = 0;
7699
7700         update_blocked_averages(cpu);
7701
7702         rcu_read_lock();
7703         for_each_domain(cpu, sd) {
7704                 /*
7705                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7706                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7707                  */
7708                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7709                         sd->max_newidle_lb_cost =
7710                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7711                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7712                         need_decay = 1;
7713                 }
7714                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7715
7716                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7717                         continue;
7718
7719                 /*
7720                  * Stop the load balance at this level. There is another
7721                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7722                  * actively.
7723                  */
7724                 if (!continue_balancing) {
7725                         if (need_decay)
7726                                 continue;
7727                         break;
7728                 }
7729
7730                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7731
7732                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7733                 if (need_serialize) {
7734                         if (!spin_trylock(&balancing))
7735                                 goto out;
7736                 }
7737
7738                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7739                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7740                                 /*
7741                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7742                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7743                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7744                                  */
7745                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7746                         }
7747                         sd->last_balance = jiffies;
7748                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7749                 }
7750                 if (need_serialize)
7751                         spin_unlock(&balancing);
7752 out:
7753                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7754                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7755                         update_next_balance = 1;
7756                 }
7757         }
7758         if (need_decay) {
7759                 /*
7760                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7761                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7762                  */
7763                 rq->max_idle_balance_cost =
7764                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7765         }
7766         rcu_read_unlock();
7767
7768         /*
7769          * next_balance will be updated only when there is a need.
7770          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7771          * updated.
7772          */
7773         if (likely(update_next_balance)) {
7774                 rq->next_balance = next_balance;
7775
7776 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7777                 /*
7778                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7779                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7780                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7781                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7782                  * balance for itself and we need to update the
7783                  * nohz.next_balance accordingly.
7784                  */
7785                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7786                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7787 #endif
7788         }
7789 }
7790
7791 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7792 /*
7793  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7794  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7795  */
7796 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7797 {
7798         int this_cpu = this_rq->cpu;
7799         struct rq *rq;
7800         int balance_cpu;
7801         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7802         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7803         int update_next_balance = 0;
7804
7805         if (idle != CPU_IDLE ||
7806             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7807                 goto end;
7808
7809         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7810                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7811                         continue;
7812
7813                 /*
7814                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7815                  * work being done for other cpus. Next load
7816                  * balancing owner will pick it up.
7817                  */
7818                 if (need_resched())
7819                         break;
7820
7821                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7822
7823                 /*
7824                  * If time for next balance is due,
7825                  * do the balance.
7826                  */
7827                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7828                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7829                         update_rq_clock(rq);
7830                         update_idle_cpu_load(rq);
7831                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7832                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7833                 }
7834
7835                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7836                         next_balance = rq->next_balance;
7837                         update_next_balance = 1;
7838                 }
7839         }
7840
7841         /*
7842          * next_balance will be updated only when there is a need.
7843          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7844          * updated.
7845          */
7846         if (likely(update_next_balance))
7847                 nohz.next_balance = next_balance;
7848 end:
7849         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7850 }
7851
7852 /*
7853  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7854  * of an idle cpu in the system.
7855  *   - This rq has more than one task.
7856  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7857  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7858  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7859  *     multiple busy cpu.
7860  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7861  *     domain span are idle.
7862  */
7863 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7864 {
7865         unsigned long now = jiffies;
7866         struct sched_domain *sd;
7867         struct sched_group_capacity *sgc;
7868         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7869         bool kick = false;
7870
7871         if (unlikely(rq->idle_balance))
7872                 return false;
7873
7874        /*
7875         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7876         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7877         */
7878         set_cpu_sd_state_busy();
7879         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7880
7881         /*
7882          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7883          * balancing.
7884          */
7885         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7886                 return false;
7887
7888         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7889                 return false;
7890
7891         if (rq->nr_running >= 2)
7892                 return true;
7893
7894         rcu_read_lock();
7895         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7896         if (sd) {
7897                 sgc = sd->groups->sgc;
7898                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7899
7900                 if (nr_busy > 1) {
7901                         kick = true;
7902                         goto unlock;
7903                 }
7904
7905         }
7906
7907         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7908         if (sd) {
7909                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7910                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7911                         kick = true;
7912                         goto unlock;
7913                 }
7914         }
7915
7916         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7917         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7918                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7919                 kick = true;
7920                 goto unlock;
7921         }
7922
7923 unlock:
7924         rcu_read_unlock();
7925         return kick;
7926 }
7927 #else
7928 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7929 #endif
7930
7931 /*
7932  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7933  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7934  */
7935 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7936 {
7937         struct rq *this_rq = this_rq();
7938         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7939                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7940
7941         /*
7942          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7943          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7944          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7945          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7946          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7947          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7948          */
7949         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7950         rebalance_domains(this_rq, idle);
7951 }
7952
7953 /*
7954  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7955  */
7956 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7957 {
7958         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7959         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7960                 return;
7961
7962         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7963                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7964 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7965         if (nohz_kick_needed(rq))
7966                 nohz_balancer_kick();
7967 #endif
7968 }
7969
7970 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7971 {
7972         update_sysctl();
7973
7974         update_runtime_enabled(rq);
7975 }
7976
7977 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7978 {
7979         update_sysctl();
7980
7981         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7982         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7983 }
7984
7985 #endif /* CONFIG_SMP */
7986
7987 /*
7988  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7989  */
7990 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7991 {
7992         struct cfs_rq *cfs_rq;
7993         struct sched_entity *se = &curr->se;
7994
7995         for_each_sched_entity(se) {
7996                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7997                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7998         }
7999
8000         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8001                 task_tick_numa(rq, curr);
8002 }
8003
8004 /*
8005  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8006  *  - child not yet on the tasklist
8007  *  - preemption disabled
8008  */
8009 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8010 {
8011         struct cfs_rq *cfs_rq;
8012         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8013         int this_cpu = smp_processor_id();
8014         struct rq *rq = this_rq();
8015         unsigned long flags;
8016
8017         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8018
8019         update_rq_clock(rq);
8020
8021         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8022         curr = cfs_rq->curr;
8023
8024         /*
8025          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8026          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8027          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8028          * of child point to valid ones.
8029          */
8030         rcu_read_lock();
8031         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8032         rcu_read_unlock();
8033
8034         update_curr(cfs_rq);
8035
8036         if (curr)
8037                 se->vruntime = curr->vruntime;
8038         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8039
8040         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8041                 /*
8042                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8043                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8044                  */
8045                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8046                 resched_curr(rq);
8047         }
8048
8049         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8050
8051         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8052 }
8053
8054 /*
8055  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8056  * the current task.
8057  */
8058 static void
8059 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8060 {
8061         if (!task_on_rq_queued(p))
8062                 return;
8063
8064         /*
8065          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8066          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8067          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8068          */
8069         if (rq->curr == p) {
8070                 if (p->prio > oldprio)
8071                         resched_curr(rq);
8072         } else
8073                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8074 }
8075
8076 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8077 {
8078         struct sched_entity *se = &p->se;
8079
8080         /*
8081          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8082          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8083          * vruntime.
8084          */
8085         if (p->on_rq)
8086                 return true;
8087
8088         /*
8089          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8090          * But there are some cases where it has already been normalized:
8091          *
8092          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8093          *   wake_up_new_task().
8094          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8095          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8096          */
8097         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8098                 return true;
8099
8100         return false;
8101 }
8102
8103 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8104 {
8105         struct sched_entity *se = &p->se;
8106         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8107
8108         if (!vruntime_normalized(p)) {
8109                 /*
8110                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8111                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8112                  */
8113                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8114                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8115         }
8116
8117         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8118         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8119 }
8120
8121 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8122 {
8123         struct sched_entity *se = &p->se;
8124         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8125
8126 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8127         /*
8128          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8129          * class maintain depth value), reset depth properly.
8130          */
8131         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8132 #endif
8133
8134         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8135         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8136
8137         if (!vruntime_normalized(p))
8138                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8139 }
8140
8141 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8142 {
8143         detach_task_cfs_rq(p);
8144 }
8145
8146 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8147 {
8148         attach_task_cfs_rq(p);
8149
8150         if (task_on_rq_queued(p)) {
8151                 /*
8152                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8153                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8154                  * if we can still preempt the current task.
8155                  */
8156                 if (rq->curr == p)
8157                         resched_curr(rq);
8158                 else
8159                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8160         }
8161 }
8162
8163 /* Account for a task changing its policy or group.
8164  *
8165  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8166  * migrates between groups/classes.
8167  */
8168 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8169 {
8170         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8171
8172         for_each_sched_entity(se) {
8173                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8174
8175                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8176                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8177                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8178         }
8179 }
8180
8181 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8182 {
8183         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8184         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8185 #ifndef CONFIG_64BIT
8186         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8187 #endif
8188 #ifdef CONFIG_SMP
8189         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8190         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8191 #endif
8192 }
8193
8194 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8195 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8196 {
8197         detach_task_cfs_rq(p);
8198         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8199
8200 #ifdef CONFIG_SMP
8201         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8202         p->se.avg.last_update_time = 0;
8203 #endif
8204         attach_task_cfs_rq(p);
8205 }
8206
8207 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8208 {
8209         int i;
8210
8211         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8212
8213         for_each_possible_cpu(i) {
8214                 if (tg->cfs_rq)
8215                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8216                 if (tg->se)
8217                         kfree(tg->se[i]);
8218         }
8219
8220         kfree(tg->cfs_rq);
8221         kfree(tg->se);
8222 }
8223
8224 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8225 {
8226         struct cfs_rq *cfs_rq;
8227         struct sched_entity *se;
8228         int i;
8229
8230         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8231         if (!tg->cfs_rq)
8232                 goto err;
8233         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8234         if (!tg->se)
8235                 goto err;
8236
8237         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8238
8239         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8240
8241         for_each_possible_cpu(i) {
8242                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8243                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8244                 if (!cfs_rq)
8245                         goto err;
8246
8247                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8248                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8249                 if (!se)
8250                         goto err_free_rq;
8251
8252                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8253                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8254                 init_entity_runnable_average(se);
8255         }
8256
8257         return 1;
8258
8259 err_free_rq:
8260         kfree(cfs_rq);
8261 err:
8262         return 0;
8263 }
8264
8265 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8266 {
8267         unsigned long flags;
8268         struct rq *rq;
8269         int cpu;
8270
8271         for_each_possible_cpu(cpu) {
8272                 if (tg->se[cpu])
8273                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8274
8275                 /*
8276                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8277                  * check on_list without danger of it being re-added.
8278                  */
8279                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8280                         continue;
8281
8282                 rq = cpu_rq(cpu);
8283
8284                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8285                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8286                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8287         }
8288 }
8289
8290 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8291                         struct sched_entity *se, int cpu,
8292                         struct sched_entity *parent)
8293 {
8294         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8295
8296         cfs_rq->tg = tg;
8297         cfs_rq->rq = rq;
8298         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8299
8300         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8301         tg->se[cpu] = se;
8302
8303         /* se could be NULL for root_task_group */
8304         if (!se)
8305                 return;
8306
8307         if (!parent) {
8308                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8309                 se->depth = 0;
8310         } else {
8311                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8312                 se->depth = parent->depth + 1;
8313         }
8314
8315         se->my_q = cfs_rq;
8316         /* guarantee group entities always have weight */
8317         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8318         se->parent = parent;
8319 }
8320
8321 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8322
8323 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8324 {
8325         int i;
8326         unsigned long flags;
8327
8328         /*
8329          * We can't change the weight of the root cgroup.
8330          */
8331         if (!tg->se[0])
8332                 return -EINVAL;
8333
8334         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8335
8336         mutex_lock(&shares_mutex);
8337         if (tg->shares == shares)
8338                 goto done;
8339
8340         tg->shares = shares;
8341         for_each_possible_cpu(i) {
8342                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8343                 struct sched_entity *se;
8344
8345                 se = tg->se[i];
8346                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8347                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8348
8349                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8350                 update_rq_clock(rq);
8351                 for_each_sched_entity(se)
8352                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8353                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8354         }
8355
8356 done:
8357         mutex_unlock(&shares_mutex);
8358         return 0;
8359 }
8360 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8361
8362 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8363
8364 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8365 {
8366         return 1;
8367 }
8368
8369 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8370
8371 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8372
8373
8374 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8375 {
8376         struct sched_entity *se = &task->se;
8377         unsigned int rr_interval = 0;
8378
8379         /*
8380          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8381          * idle runqueue:
8382          */
8383         if (rq->cfs.load.weight)
8384                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8385
8386         return rr_interval;
8387 }
8388
8389 /*
8390  * All the scheduling class methods:
8391  */
8392 const struct sched_class fair_sched_class = {
8393         .next                   = &idle_sched_class,
8394         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8395         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8396         .yield_task             = yield_task_fair,
8397         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8398
8399         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8400
8401         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8402         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8403
8404 #ifdef CONFIG_SMP
8405         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8406         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8407
8408         .rq_online              = rq_online_fair,
8409         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8410
8411         .task_waking            = task_waking_fair,
8412         .task_dead              = task_dead_fair,
8413         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8414 #endif
8415
8416         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8417         .task_tick              = task_tick_fair,
8418         .task_fork              = task_fork_fair,
8419
8420         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8421         .switched_from          = switched_from_fair,
8422         .switched_to            = switched_to_fair,
8423
8424         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8425
8426         .update_curr            = update_curr_fair,
8427
8428 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8429         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8430 #endif
8431 };
8432
8433 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8434 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8435 {
8436         struct cfs_rq *cfs_rq;
8437
8438         rcu_read_lock();
8439         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8440                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8441         rcu_read_unlock();
8442 }
8443
8444 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8445 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8446 {
8447         int node;
8448         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8449
8450         for_each_online_node(node) {
8451                 if (p->numa_faults) {
8452                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8453                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8454                 }
8455                 if (p->numa_group) {
8456                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8457                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8458                 }
8459                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8460         }
8461 }
8462 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8463 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8464
8465 __init void init_sched_fair_class(void)
8466 {
8467 #ifdef CONFIG_SMP
8468         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8469
8470 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8471         nohz.next_balance = jiffies;
8472         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8473         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8474 #endif
8475 #endif /* SMP */
8476
8477 }