OSDN Git Service

sched/numa: Fix a possible divide-by-zero
[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
1726                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
1727                 if (unlikely((s64)*period < 0))
1728                         *period = 0;
1729         } else {
1730                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1731                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1732         }
1733
1734         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1735         p->last_task_numa_placement = now;
1736
1737         return delta;
1738 }
1739
1740 /*
1741  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1742  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1743  * otherwise workloads might not converge.
1744  */
1745 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1746 {
1747         nodemask_t nodes;
1748         int dist;
1749
1750         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1751         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1752                 return nid;
1753
1754         /*
1755          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1756          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1757          * both the node itself, and on nearby nodes.
1758          */
1759         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1760                 unsigned long score, max_score = 0;
1761                 int node, max_node = nid;
1762
1763                 dist = sched_max_numa_distance;
1764
1765                 for_each_online_node(node) {
1766                         score = group_weight(p, node, dist);
1767                         if (score > max_score) {
1768                                 max_score = score;
1769                                 max_node = node;
1770                         }
1771                 }
1772                 return max_node;
1773         }
1774
1775         /*
1776          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1777          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1778          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1779          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1780          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1781          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1782          * keep the complexity of the search down.
1783          */
1784         nodes = node_online_map;
1785         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1786                 unsigned long max_faults = 0;
1787                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1788                 int a, b;
1789
1790                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1791                 if (!find_numa_distance(dist))
1792                         continue;
1793
1794                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1795                         unsigned long faults = 0;
1796                         nodemask_t this_group;
1797                         nodes_clear(this_group);
1798
1799                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1800                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1801                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1802                                         faults += group_faults(p, b);
1803                                         node_set(b, this_group);
1804                                         node_clear(b, nodes);
1805                                 }
1806                         }
1807
1808                         /* Remember the top group. */
1809                         if (faults > max_faults) {
1810                                 max_faults = faults;
1811                                 max_group = this_group;
1812                                 /*
1813                                  * subtle: at the smallest distance there is
1814                                  * just one node left in each "group", the
1815                                  * winner is the preferred nid.
1816                                  */
1817                                 nid = a;
1818                         }
1819                 }
1820                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1821                 if (!max_faults)
1822                         break;
1823                 nodes = max_group;
1824         }
1825         return nid;
1826 }
1827
1828 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1829 {
1830         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1831         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1832         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1833         unsigned long total_faults;
1834         u64 runtime, period;
1835         spinlock_t *group_lock = NULL;
1836
1837         /*
1838          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1839          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1840          * that the field is read in a single access:
1841          */
1842         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1843         if (p->numa_scan_seq == seq)
1844                 return;
1845         p->numa_scan_seq = seq;
1846         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1847
1848         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1849                        p->numa_faults_locality[1];
1850         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1851
1852         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1853         if (p->numa_group) {
1854                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1855                 spin_lock_irq(group_lock);
1856         }
1857
1858         /* Find the node with the highest number of faults */
1859         for_each_online_node(nid) {
1860                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1861                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1862                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1863                 int priv;
1864
1865                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1866                         long diff, f_diff, f_weight;
1867
1868                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1869                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1870                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1871                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1872
1873                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1874                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1875                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1876                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1877
1878                         /*
1879                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1880                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1881                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1882                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1883                          * faults are less important.
1884                          */
1885                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1886                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1887                                    (total_faults + 1);
1888                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1889                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1890
1891                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1892                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1893                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1894                         p->total_numa_faults += diff;
1895                         if (p->numa_group) {
1896                                 /*
1897                                  * safe because we can only change our own group
1898                                  *
1899                                  * mem_idx represents the offset for a given
1900                                  * nid and priv in a specific region because it
1901                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1902                                  */
1903                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1904                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1905                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1906                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1907                         }
1908                 }
1909
1910                 if (faults > max_faults) {
1911                         max_faults = faults;
1912                         max_nid = nid;
1913                 }
1914
1915                 if (group_faults > max_group_faults) {
1916                         max_group_faults = group_faults;
1917                         max_group_nid = nid;
1918                 }
1919         }
1920
1921         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1922
1923         if (p->numa_group) {
1924                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1925                 spin_unlock_irq(group_lock);
1926                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1927         }
1928
1929         if (max_faults) {
1930                 /* Set the new preferred node */
1931                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1932                         sched_setnuma(p, max_nid);
1933
1934                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1935                         numa_migrate_preferred(p);
1936         }
1937 }
1938
1939 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1940 {
1941         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1942 }
1943
1944 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1945 {
1946         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1947                 kfree_rcu(grp, rcu);
1948 }
1949
1950 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1951                         int *priv)
1952 {
1953         struct numa_group *grp, *my_grp;
1954         struct task_struct *tsk;
1955         bool join = false;
1956         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1957         int i;
1958
1959         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1960                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1961                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1962
1963                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1964                 if (!grp)
1965                         return;
1966
1967                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1968                 spin_lock_init(&grp->lock);
1969                 grp->gid = p->pid;
1970                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1971                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1972                                                 nr_node_ids;
1973
1974                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1975
1976                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1977                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1978
1979                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1980
1981                 grp->nr_tasks++;
1982                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1983         }
1984
1985         rcu_read_lock();
1986         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1987
1988         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1989                 goto no_join;
1990
1991         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1992         if (!grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         my_grp = p->numa_group;
1996         if (grp == my_grp)
1997                 goto no_join;
1998
1999         /*
2000          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2001          * the other task will join us.
2002          */
2003         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2004                 goto no_join;
2005
2006         /*
2007          * Tie-break on the grp address.
2008          */
2009         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2010                 goto no_join;
2011
2012         /* Always join threads in the same process. */
2013         if (tsk->mm == current->mm)
2014                 join = true;
2015
2016         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2017         if (flags & TNF_SHARED)
2018                 join = true;
2019
2020         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2021         *priv = !join;
2022
2023         if (join && !get_numa_group(grp))
2024                 goto no_join;
2025
2026         rcu_read_unlock();
2027
2028         if (!join)
2029                 return;
2030
2031         BUG_ON(irqs_disabled());
2032         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2033
2034         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2035                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2036                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2037         }
2038         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2039         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2040
2041         my_grp->nr_tasks--;
2042         grp->nr_tasks++;
2043
2044         spin_unlock(&my_grp->lock);
2045         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2046
2047         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2048
2049         put_numa_group(my_grp);
2050         return;
2051
2052 no_join:
2053         rcu_read_unlock();
2054         return;
2055 }
2056
2057 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2058 {
2059         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2060         void *numa_faults = p->numa_faults;
2061         unsigned long flags;
2062         int i;
2063
2064         if (grp) {
2065                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2066                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2067                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2068                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2069
2070                 grp->nr_tasks--;
2071                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2072                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2073                 put_numa_group(grp);
2074         }
2075
2076         p->numa_faults = NULL;
2077         kfree(numa_faults);
2078 }
2079
2080 /*
2081  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2082  */
2083 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2084 {
2085         struct task_struct *p = current;
2086         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2087         int cpu_node = task_node(current);
2088         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2089         int priv;
2090
2091         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2092                 return;
2093
2094         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2095         if (!p->mm)
2096                 return;
2097
2098         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2099         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2100                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2101                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2102
2103                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2104                 if (!p->numa_faults)
2105                         return;
2106
2107                 p->total_numa_faults = 0;
2108                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2109         }
2110
2111         /*
2112          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2113          * to be private if the accessing pid has not changed
2114          */
2115         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2116                 priv = 1;
2117         } else {
2118                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2119                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2120                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2121         }
2122
2123         /*
2124          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2125          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2126          * actively using should be counted as local. This allows the
2127          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2128          */
2129         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2130                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2131                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2132                 local = 1;
2133
2134         task_numa_placement(p);
2135
2136         /*
2137          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2138          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2139          */
2140         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2141                 numa_migrate_preferred(p);
2142
2143         if (migrated)
2144                 p->numa_pages_migrated += pages;
2145         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2146                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2147
2148         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2149         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2150         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2151 }
2152
2153 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2154 {
2155         /*
2156          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2157          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2158          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2159          * much of an issue though, since this is just used for
2160          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2161          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2162          */
2163         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2164         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2169  * Triggered from task_tick_numa().
2170  */
2171 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2172 {
2173         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2174         struct task_struct *p = current;
2175         struct mm_struct *mm = p->mm;
2176         struct vm_area_struct *vma;
2177         unsigned long start, end;
2178         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2179         long pages, virtpages;
2180
2181         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2182
2183         work->next = work; /* protect against double add */
2184         /*
2185          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2186          *
2187          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2188          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2189          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2190          * work.
2191          */
2192         if (p->flags & PF_EXITING)
2193                 return;
2194
2195         if (!mm->numa_next_scan) {
2196                 mm->numa_next_scan = now +
2197                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2198         }
2199
2200         /*
2201          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2202          */
2203         migrate = mm->numa_next_scan;
2204         if (time_before(now, migrate))
2205                 return;
2206
2207         if (p->numa_scan_period == 0) {
2208                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2209                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2210         }
2211
2212         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2213         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2214                 return;
2215
2216         /*
2217          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2218          * the next time around.
2219          */
2220         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2221
2222         start = mm->numa_scan_offset;
2223         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2224         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2225         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2226         if (!pages)
2227                 return;
2228
2229
2230         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2231                 return;
2232         vma = find_vma(mm, start);
2233         if (!vma) {
2234                 reset_ptenuma_scan(p);
2235                 start = 0;
2236                 vma = mm->mmap;
2237         }
2238         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2239                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2240                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2241                         continue;
2242                 }
2243
2244                 /*
2245                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2246                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2247                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2248                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2249                  */
2250                 if (!vma->vm_mm ||
2251                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2252                         continue;
2253
2254                 /*
2255                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2256                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2257                  */
2258                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2259                         continue;
2260
2261                 do {
2262                         start = max(start, vma->vm_start);
2263                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2264                         end = min(end, vma->vm_end);
2265                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2266
2267                         /*
2268                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2269                          * hpages that have at least one present PTE that
2270                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2271                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2272                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2273                          * areas faster.
2274                          */
2275                         if (nr_pte_updates)
2276                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2277                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2278
2279                         start = end;
2280                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2281                                 goto out;
2282
2283                         cond_resched();
2284                 } while (end != vma->vm_end);
2285         }
2286
2287 out:
2288         /*
2289          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2290          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2291          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2292          * scanner to the start so check it now.
2293          */
2294         if (vma)
2295                 mm->numa_scan_offset = start;
2296         else
2297                 reset_ptenuma_scan(p);
2298         up_read(&mm->mmap_sem);
2299 }
2300
2301 /*
2302  * Drive the periodic memory faults..
2303  */
2304 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2305 {
2306         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2307         u64 period, now;
2308
2309         /*
2310          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2311          */
2312         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2313                 return;
2314
2315         /*
2316          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2317          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2318          * task needs to have done some actual work before we bother with
2319          * NUMA placement.
2320          */
2321         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2322         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2323
2324         if (now > curr->node_stamp + period) {
2325                 if (!curr->node_stamp)
2326                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2327                 curr->node_stamp += period;
2328
2329                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2330                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2331                         task_work_add(curr, work, true);
2332                 }
2333         }
2334 }
2335 #else
2336 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2337 {
2338 }
2339
2340 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2341 {
2342 }
2343
2344 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2345 {
2346 }
2347 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2348
2349 static void
2350 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2351 {
2352         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2353         if (!parent_entity(se))
2354                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2355 #ifdef CONFIG_SMP
2356         if (entity_is_task(se)) {
2357                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2358
2359                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2360                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2361         }
2362 #endif
2363         cfs_rq->nr_running++;
2364 }
2365
2366 static void
2367 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2368 {
2369         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2370         if (!parent_entity(se))
2371                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2372         if (entity_is_task(se)) {
2373                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2374                 list_del_init(&se->group_node);
2375         }
2376         cfs_rq->nr_running--;
2377 }
2378
2379 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2380 # ifdef CONFIG_SMP
2381 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2382 {
2383         long tg_weight;
2384
2385         /*
2386          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2387          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2388          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2389          */
2390         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2391         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2392         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2393
2394         return tg_weight;
2395 }
2396
2397 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2398 {
2399         long tg_weight, load, shares;
2400
2401         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2402         load = cfs_rq->load.weight;
2403
2404         shares = (tg->shares * load);
2405         if (tg_weight)
2406                 shares /= tg_weight;
2407
2408         if (shares < MIN_SHARES)
2409                 shares = MIN_SHARES;
2410         if (shares > tg->shares)
2411                 shares = tg->shares;
2412
2413         return shares;
2414 }
2415 # else /* CONFIG_SMP */
2416 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2417 {
2418         return tg->shares;
2419 }
2420 # endif /* CONFIG_SMP */
2421 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2422                             unsigned long weight)
2423 {
2424         if (se->on_rq) {
2425                 /* commit outstanding execution time */
2426                 if (cfs_rq->curr == se)
2427                         update_curr(cfs_rq);
2428                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2429         }
2430
2431         update_load_set(&se->load, weight);
2432
2433         if (se->on_rq)
2434                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2435 }
2436
2437 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2438
2439 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2440 {
2441         struct task_group *tg;
2442         struct sched_entity *se;
2443         long shares;
2444
2445         tg = cfs_rq->tg;
2446         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2447         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2448                 return;
2449 #ifndef CONFIG_SMP
2450         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2451                 return;
2452 #endif
2453         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2454
2455         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2456 }
2457 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2458 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2459 {
2460 }
2461 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2462
2463 #ifdef CONFIG_SMP
2464 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2465 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2466         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2467         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2468         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2469         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2470         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2471         0x85aac367, 0x82cd8698,
2472 };
2473
2474 /*
2475  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2476  * over-estimates when re-combining.
2477  */
2478 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2479             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2480          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2481         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2482 };
2483
2484 /*
2485  * Approximate:
2486  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2487  */
2488 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2489 {
2490         unsigned int local_n;
2491
2492         if (!n)
2493                 return val;
2494         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2495                 return 0;
2496
2497         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2498         local_n = n;
2499
2500         /*
2501          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2502          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2503          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2504          *
2505          * To achieve constant time decay_load.
2506          */
2507         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2508                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2509                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2510         }
2511
2512         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2513         return val;
2514 }
2515
2516 /*
2517  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2518  * average will be: \Sum 1024*y^n
2519  *
2520  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2521  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2522  */
2523 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2524 {
2525         u32 contrib = 0;
2526
2527         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2528                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2529         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2530                 return LOAD_AVG_MAX;
2531
2532         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2533         do {
2534                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2535                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2536
2537                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2538         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2539
2540         contrib = decay_load(contrib, n);
2541         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2542 }
2543
2544 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2545 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2546 #endif
2547
2548 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2549
2550 /*
2551  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2552  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2553  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2554  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2555  *
2556  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2557  *      p0            p1           p2
2558  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2559  *
2560  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2561  *
2562  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2563  * following representation of historical load:
2564  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2565  *
2566  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2567  *   y^32 = 0.5
2568  *
2569  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2570  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2571  * (u_0).
2572  *
2573  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2574  * sum again by y is sufficient to update:
2575  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2576  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2577  */
2578 static __always_inline int
2579 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2580                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2581 {
2582         u64 delta, scaled_delta, periods;
2583         u32 contrib;
2584         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2585         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2586
2587         delta = now - sa->last_update_time;
2588         /*
2589          * This should only happen when time goes backwards, which it
2590          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2591          */
2592         if ((s64)delta < 0) {
2593                 sa->last_update_time = now;
2594                 return 0;
2595         }
2596
2597         /*
2598          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2599          * approximation of 1us and fast to compute.
2600          */
2601         delta >>= 10;
2602         if (!delta)
2603                 return 0;
2604         sa->last_update_time = now;
2605
2606         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2607         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2608
2609         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2610         delta_w = sa->period_contrib;
2611         if (delta + delta_w >= 1024) {
2612                 decayed = 1;
2613
2614                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2615                 sa->period_contrib = 0;
2616
2617                 /*
2618                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2619                  * out how much from delta we need to complete the current
2620                  * period and accrue it.
2621                  */
2622                 delta_w = 1024 - delta_w;
2623                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2624                 if (weight) {
2625                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2626                         if (cfs_rq) {
2627                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2628                                                 weight * scaled_delta_w;
2629                         }
2630                 }
2631                 if (running)
2632                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2633
2634                 delta -= delta_w;
2635
2636                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2637                 periods = delta / 1024;
2638                 delta %= 1024;
2639
2640                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2641                 if (cfs_rq) {
2642                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2643                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2644                 }
2645                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2646
2647                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2648                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2649                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2650                 if (weight) {
2651                         sa->load_sum += weight * contrib;
2652                         if (cfs_rq)
2653                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2654                 }
2655                 if (running)
2656                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2657         }
2658
2659         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2660         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2661         if (weight) {
2662                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2663                 if (cfs_rq)
2664                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2665         }
2666         if (running)
2667                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2668
2669         sa->period_contrib += delta;
2670
2671         if (decayed) {
2672                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2673                 if (cfs_rq) {
2674                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2675                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2676                 }
2677                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2678         }
2679
2680         return decayed;
2681 }
2682
2683 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2684 /*
2685  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2686  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2687  */
2688 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2689 {
2690         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2691
2692         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2693                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2694                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2695         }
2696 }
2697
2698 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2699 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2700 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2701
2702 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2703
2704 /*
2705  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2706  *
2707  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2708  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2709  * values.
2710  */
2711 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2712         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2713         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2714         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2715         res = var - val;                                        \
2716         if (res > var)                                          \
2717                 res = 0;                                        \
2718         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2719 } while (0)
2720
2721 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2722 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2723 {
2724         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2725         int decayed, removed = 0;
2726
2727         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2728                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2729                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2730                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2731                 removed = 1;
2732         }
2733
2734         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2735                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2736                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2737                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2738         }
2739
2740         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2741                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2742
2743 #ifndef CONFIG_64BIT
2744         smp_wmb();
2745         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2746 #endif
2747
2748         return decayed || removed;
2749 }
2750
2751 /* Update task and its cfs_rq load average */
2752 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2753 {
2754         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2755         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2756         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2757
2758         /*
2759          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2760          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2761          */
2762         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2763                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2764                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2765
2766         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2767                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2768 }
2769
2770 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2771 {
2772         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2773                 goto skip_aging;
2774
2775         /*
2776          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2777          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2778          */
2779         if (se->avg.last_update_time) {
2780                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2781                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2782
2783                 /*
2784                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2785                  * absent from the fair class for too long.
2786                  */
2787         }
2788
2789 skip_aging:
2790         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2791         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2792         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2793         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2794         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2795 }
2796
2797 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2798 {
2799         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2800                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2801                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2802
2803         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2804         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2805         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2806         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2807 }
2808
2809 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2810 static inline void
2811 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2812 {
2813         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2814         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2815         int migrated, decayed;
2816
2817         migrated = !sa->last_update_time;
2818         if (!migrated) {
2819                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2820                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2821                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2822         }
2823
2824         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2825
2826         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2827         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2828
2829         if (migrated)
2830                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2831
2832         if (decayed || migrated)
2833                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2834 }
2835
2836 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2837 static inline void
2838 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2839 {
2840         update_load_avg(se, 1);
2841
2842         cfs_rq->runnable_load_avg =
2843                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2844         cfs_rq->runnable_load_sum =
2845                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2846 }
2847
2848 #ifndef CONFIG_64BIT
2849 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2850 {
2851         u64 last_update_time_copy;
2852         u64 last_update_time;
2853
2854         do {
2855                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2856                 smp_rmb();
2857                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2858         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2859
2860         return last_update_time;
2861 }
2862 #else
2863 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2864 {
2865         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2866 }
2867 #endif
2868
2869 /*
2870  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2871  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2872  */
2873 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2874 {
2875         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2876         u64 last_update_time;
2877
2878         /*
2879          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2880          * from its (source) cfs_rq
2881          */
2882         if (se->avg.last_update_time == 0)
2883                 return;
2884
2885         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2886
2887         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2888         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2889         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2890 }
2891
2892 /*
2893  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2894  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2895  * be the only way to update the runnable statistic.
2896  */
2897 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2898 {
2899 }
2900
2901 /*
2902  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2903  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2904  * be the only way to update the runnable statistic.
2905  */
2906 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2907 {
2908 }
2909
2910 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2911 {
2912         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2913 }
2914
2915 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2916 {
2917         return cfs_rq->avg.load_avg;
2918 }
2919
2920 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2921
2922 #else /* CONFIG_SMP */
2923
2924 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2925 static inline void
2926 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2927 static inline void
2928 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2929 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2930
2931 static inline void
2932 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2933 static inline void
2934 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2935
2936 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2937 {
2938         return 0;
2939 }
2940
2941 #endif /* CONFIG_SMP */
2942
2943 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2944 {
2945 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2946         struct task_struct *tsk = NULL;
2947
2948         if (entity_is_task(se))
2949                 tsk = task_of(se);
2950
2951         if (se->statistics.sleep_start) {
2952                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2953
2954                 if ((s64)delta < 0)
2955                         delta = 0;
2956
2957                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2958                         se->statistics.sleep_max = delta;
2959
2960                 se->statistics.sleep_start = 0;
2961                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2962
2963                 if (tsk) {
2964                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2965                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2966                 }
2967         }
2968         if (se->statistics.block_start) {
2969                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2970
2971                 if ((s64)delta < 0)
2972                         delta = 0;
2973
2974                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2975                         se->statistics.block_max = delta;
2976
2977                 se->statistics.block_start = 0;
2978                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2979
2980                 if (tsk) {
2981                         if (tsk->in_iowait) {
2982                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2983                                 se->statistics.iowait_count++;
2984                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2985                         }
2986
2987                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2988
2989                         /*
2990                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2991                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2992                          * amount of time that the task spent sleeping:
2993                          */
2994                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2995                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2996                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2997                                                 delta >> 20);
2998                         }
2999                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3000                 }
3001         }
3002 #endif
3003 }
3004
3005 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3006 {
3007 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3008         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3009
3010         if (d < 0)
3011                 d = -d;
3012
3013         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3014                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3015 #endif
3016 }
3017
3018 static void
3019 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3020 {
3021         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3022
3023         /*
3024          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3025          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3026          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3027          * stays open at the end.
3028          */
3029         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3030                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3031
3032         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3033         if (!initial) {
3034                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3035
3036                 /*
3037                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3038                  * for a gentler effect of sleepers:
3039                  */
3040                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3041                         thresh >>= 1;
3042
3043                 vruntime -= thresh;
3044         }
3045
3046         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3047         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3048 }
3049
3050 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3051
3052 static void
3053 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3054 {
3055         /*
3056          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3057          * through calling update_curr().
3058          */
3059         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3060                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3061
3062         /*
3063          * Update run-time statistics of the 'current'.
3064          */
3065         update_curr(cfs_rq);
3066         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3067         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3068         update_cfs_shares(cfs_rq);
3069
3070         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3071                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3072                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3073         }
3074
3075         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3076         check_spread(cfs_rq, se);
3077         if (se != cfs_rq->curr)
3078                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3079         se->on_rq = 1;
3080
3081         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3082                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3083                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3084         }
3085 }
3086
3087 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3088 {
3089         for_each_sched_entity(se) {
3090                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3091                 if (cfs_rq->last != se)
3092                         break;
3093
3094                 cfs_rq->last = NULL;
3095         }
3096 }
3097
3098 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3099 {
3100         for_each_sched_entity(se) {
3101                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3102                 if (cfs_rq->next != se)
3103                         break;
3104
3105                 cfs_rq->next = NULL;
3106         }
3107 }
3108
3109 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3110 {
3111         for_each_sched_entity(se) {
3112                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3113                 if (cfs_rq->skip != se)
3114                         break;
3115
3116                 cfs_rq->skip = NULL;
3117         }
3118 }
3119
3120 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3121 {
3122         if (cfs_rq->last == se)
3123                 __clear_buddies_last(se);
3124
3125         if (cfs_rq->next == se)
3126                 __clear_buddies_next(se);
3127
3128         if (cfs_rq->skip == se)
3129                 __clear_buddies_skip(se);
3130 }
3131
3132 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3133
3134 static void
3135 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3136 {
3137         /*
3138          * Update run-time statistics of the 'current'.
3139          */
3140         update_curr(cfs_rq);
3141         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3142
3143         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3144         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3145 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3146                 if (entity_is_task(se)) {
3147                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3148
3149                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3150                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3151                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3152                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3153                 }
3154 #endif
3155         }
3156
3157         clear_buddies(cfs_rq, se);
3158
3159         if (se != cfs_rq->curr)
3160                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3161         se->on_rq = 0;
3162         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3163
3164         /*
3165          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3166          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3167          * movement in our normalized position.
3168          */
3169         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3170                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3171
3172         /* return excess runtime on last dequeue */
3173         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3174
3175         update_min_vruntime(cfs_rq);
3176         update_cfs_shares(cfs_rq);
3177 }
3178
3179 /*
3180  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3181  */
3182 static void
3183 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3184 {
3185         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3186         struct sched_entity *se;
3187         s64 delta;
3188
3189         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3190         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3191         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3192                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3193                 /*
3194                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3195                  * re-elected due to buddy favours.
3196                  */
3197                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3198                 return;
3199         }
3200
3201         /*
3202          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3203          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3204          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3205          */
3206         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3207                 return;
3208
3209         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3210         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3211
3212         if (delta < 0)
3213                 return;
3214
3215         if (delta > ideal_runtime)
3216                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3217 }
3218
3219 static void
3220 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3221 {
3222         /* 'current' is not kept within the tree. */
3223         if (se->on_rq) {
3224                 /*
3225                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3226                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3227                  * runqueue.
3228                  */
3229                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3230                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3231                 update_load_avg(se, 1);
3232         }
3233
3234         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3235         cfs_rq->curr = se;
3236 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3237         /*
3238          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3239          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3240          * when there are only lesser-weight tasks around):
3241          */
3242         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3243                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3244                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3245         }
3246 #endif
3247         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3248 }
3249
3250 static int
3251 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3252
3253 /*
3254  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3255  * 1) keep things fair between processes/task groups
3256  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3257  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3258  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3259  */
3260 static struct sched_entity *
3261 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3262 {
3263         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3264         struct sched_entity *se;
3265
3266         /*
3267          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3268          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3269          */
3270         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3271                 left = curr;
3272
3273         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3274
3275         /*
3276          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3277          * be done without getting too unfair.
3278          */
3279         if (cfs_rq->skip == se) {
3280                 struct sched_entity *second;
3281
3282                 if (se == curr) {
3283                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3284                 } else {
3285                         second = __pick_next_entity(se);
3286                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3287                                 second = curr;
3288                 }
3289
3290                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3291                         se = second;
3292         }
3293
3294         /*
3295          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3296          */
3297         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3298                 se = cfs_rq->last;
3299
3300         /*
3301          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3302          */
3303         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3304                 se = cfs_rq->next;
3305
3306         clear_buddies(cfs_rq, se);
3307
3308         return se;
3309 }
3310
3311 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3312
3313 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3314 {
3315         /*
3316          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3317          * was not called and update_curr() has to be done:
3318          */
3319         if (prev->on_rq)
3320                 update_curr(cfs_rq);
3321
3322         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3323         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3324
3325         check_spread(cfs_rq, prev);
3326         if (prev->on_rq) {
3327                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3328                 /* Put 'current' back into the tree. */
3329                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3330                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3331                 update_load_avg(prev, 0);
3332         }
3333         cfs_rq->curr = NULL;
3334 }
3335
3336 static void
3337 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3338 {
3339         /*
3340          * Update run-time statistics of the 'current'.
3341          */
3342         update_curr(cfs_rq);
3343
3344         /*
3345          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3346          */
3347         update_load_avg(curr, 1);
3348         update_cfs_shares(cfs_rq);
3349
3350 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3351         /*
3352          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3353          * validating it and just reschedule.
3354          */
3355         if (queued) {
3356                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3357                 return;
3358         }
3359         /*
3360          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3361          */
3362         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3363                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3364                 return;
3365 #endif
3366
3367         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3368                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3369 }
3370
3371
3372 /**************************************************
3373  * CFS bandwidth control machinery
3374  */
3375
3376 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3377
3378 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3379 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3380
3381 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3382 {
3383         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3384 }
3385
3386 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3387 {
3388         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3389 }
3390
3391 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3392 {
3393         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3394 }
3395 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3396 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3397 {
3398         return true;
3399 }
3400
3401 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3402 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3403 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3404
3405 /*
3406  * default period for cfs group bandwidth.
3407  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3408  */
3409 static inline u64 default_cfs_period(void)
3410 {
3411         return 100000000ULL;
3412 }
3413
3414 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3415 {
3416         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3417 }
3418
3419 /*
3420  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3421  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3422  * additional synchronization around rq->lock.
3423  *
3424  * requires cfs_b->lock
3425  */
3426 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3427 {
3428         u64 now;
3429
3430         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3431                 return;
3432
3433         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3434         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3435         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3436 }
3437
3438 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3439 {
3440         return &tg->cfs_bandwidth;
3441 }
3442
3443 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3444 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3445 {
3446         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3447                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3448
3449         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3450 }
3451
3452 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3453 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3454 {
3455         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3456         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3457         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3458
3459         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3460         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3461
3462         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3463         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3464                 amount = min_amount;
3465         else {
3466                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3467
3468                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3469                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3470                         cfs_b->runtime -= amount;
3471                         cfs_b->idle = 0;
3472                 }
3473         }
3474         expires = cfs_b->runtime_expires;
3475         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3476
3477         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3478         /*
3479          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3480          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3481          * issued.
3482          */
3483         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3484                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3485
3486         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3487 }
3488
3489 /*
3490  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3491  * fact that rq->clock snapshots this value.
3492  */
3493 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3494 {
3495         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3496
3497         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3498         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3499                 return;
3500
3501         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3502                 return;
3503
3504         /*
3505          * If the local deadline has passed we have to consider the
3506          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3507          * has not truly expired.
3508          *
3509          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3510          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3511          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3512          * exact equality, so a partial write will still work.
3513          */
3514
3515         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3516                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3517                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3518         } else {
3519                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3520                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3521         }
3522 }
3523
3524 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3525 {
3526         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3527         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3528         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3529
3530         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3531                 return;
3532
3533         /*
3534          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3535          * hierarchy can be throttled
3536          */
3537         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3538                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3539 }
3540
3541 static __always_inline
3542 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3543 {
3544         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3545                 return;
3546
3547         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3548 }
3549
3550 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3551 {
3552         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3553 }
3554
3555 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3556 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3557 {
3558         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3559 }
3560
3561 /*
3562  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3563  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3564  * load-balance operations.
3565  */
3566 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3567                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3568 {
3569         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3570
3571         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3572         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3573
3574         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3575                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3576 }
3577
3578 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3579 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3580 {
3581         struct rq *rq = data;
3582         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3583
3584         cfs_rq->throttle_count--;
3585 #ifdef CONFIG_SMP
3586         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3587                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3588                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3589                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3590         }
3591 #endif
3592
3593         return 0;
3594 }
3595
3596 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3597 {
3598         struct rq *rq = data;
3599         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3600
3601         /* group is entering throttled state, stop time */
3602         if (!cfs_rq->throttle_count)
3603                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3604         cfs_rq->throttle_count++;
3605
3606         return 0;
3607 }
3608
3609 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3610 {
3611         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3612         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3613         struct sched_entity *se;
3614         long task_delta, dequeue = 1;
3615         bool empty;
3616
3617         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3618
3619         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3620         rcu_read_lock();
3621         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3622         rcu_read_unlock();
3623
3624         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3625         for_each_sched_entity(se) {
3626                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3627                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3628                 if (!se->on_rq)
3629                         break;
3630
3631                 if (dequeue)
3632                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3633                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3634
3635                 if (qcfs_rq->load.weight)
3636                         dequeue = 0;
3637         }
3638
3639         if (!se)
3640                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3641
3642         cfs_rq->throttled = 1;
3643         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3644         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3645         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3646
3647         /*
3648          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3649          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
3650          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
3651          */
3652         if (cfs_b->distribute_running)
3653                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3654         else
3655                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3656
3657         /*
3658          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3659          * timer is running.
3660          */
3661         if (empty)
3662                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3663
3664         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3665 }
3666
3667 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3668 {
3669         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3670         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3671         struct sched_entity *se;
3672         int enqueue = 1;
3673         long task_delta;
3674
3675         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3676
3677         cfs_rq->throttled = 0;
3678
3679         update_rq_clock(rq);
3680
3681         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3682         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3683         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3684         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3685
3686         /* update hierarchical throttle state */
3687         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3688
3689         if (!cfs_rq->load.weight)
3690                 return;
3691
3692         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3693         for_each_sched_entity(se) {
3694                 if (se->on_rq)
3695                         enqueue = 0;
3696
3697                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3698                 if (enqueue)
3699                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3700                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3701
3702                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3703                         break;
3704         }
3705
3706         if (!se)
3707                 add_nr_running(rq, task_delta);
3708
3709         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3710         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3711                 resched_curr(rq);
3712 }
3713
3714 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3715                 u64 remaining, u64 expires)
3716 {
3717         struct cfs_rq *cfs_rq;
3718         u64 runtime;
3719         u64 starting_runtime = remaining;
3720
3721         rcu_read_lock();
3722         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3723                                 throttled_list) {
3724                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3725
3726                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3727                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3728                         goto next;
3729
3730                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3731                 if (runtime > remaining)
3732                         runtime = remaining;
3733                 remaining -= runtime;
3734
3735                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3736                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3737
3738                 /* we check whether we're throttled above */
3739                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3740                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3741
3742 next:
3743                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3744
3745                 if (!remaining)
3746                         break;
3747         }
3748         rcu_read_unlock();
3749
3750         return starting_runtime - remaining;
3751 }
3752
3753 /*
3754  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3755  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3756  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3757  * used to track this state.
3758  */
3759 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3760 {
3761         u64 runtime, runtime_expires;
3762         int throttled;
3763
3764         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3765         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3766                 goto out_deactivate;
3767
3768         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3769         cfs_b->nr_periods += overrun;
3770
3771         /*
3772          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3773          * we're going inactive then everything else can be deferred
3774          */
3775         if (cfs_b->idle && !throttled)
3776                 goto out_deactivate;
3777
3778         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3779
3780         if (!throttled) {
3781                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3782                 cfs_b->idle = 1;
3783                 return 0;
3784         }
3785
3786         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3787         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3788
3789         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3790
3791         /*
3792          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3793          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3794          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3795          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3796          * only by limited amounts in that extreme case.
3797          */
3798         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
3799                 runtime = cfs_b->runtime;
3800                 cfs_b->distribute_running = 1;
3801                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3802                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3803                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3804                                                  runtime_expires);
3805                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3806
3807                 cfs_b->distribute_running = 0;
3808                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3809
3810                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3811         }
3812
3813         /*
3814          * While we are ensured activity in the period following an
3815          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3816          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3817          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3818          */
3819         cfs_b->idle = 0;
3820
3821         return 0;
3822
3823 out_deactivate:
3824         return 1;
3825 }
3826
3827 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3828 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3829 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3830 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3831 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3832 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3833
3834 /*
3835  * Are we near the end of the current quota period?
3836  *
3837  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3838  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3839  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3840  */
3841 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3842 {
3843         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3844         u64 remaining;
3845
3846         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3847         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3848                 return 1;
3849
3850         /* is a quota refresh about to occur? */
3851         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3852         if (remaining < min_expire)
3853                 return 1;
3854
3855         return 0;
3856 }
3857
3858 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3859 {
3860         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3861
3862         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3863         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3864                 return;
3865
3866         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3867                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3868                         HRTIMER_MODE_REL);
3869 }
3870
3871 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3872 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3873 {
3874         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3875         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3876
3877         if (slack_runtime <= 0)
3878                 return;
3879
3880         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3881         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3882             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3883                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3884
3885                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3886                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3887                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3888                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3889         }
3890         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3891
3892         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3893         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3894 }
3895
3896 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3897 {
3898         if (!cfs_bandwidth_used())
3899                 return;
3900
3901         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3902                 return;
3903
3904         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3905 }
3906
3907 /*
3908  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3909  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3910  */
3911 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3912 {
3913         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3914         u64 expires;
3915
3916         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3917         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3918         if (cfs_b->distribute_running) {
3919                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3920                 return;
3921         }
3922
3923         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3924                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3925                 return;
3926         }
3927
3928         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3929                 runtime = cfs_b->runtime;
3930
3931         expires = cfs_b->runtime_expires;
3932         if (runtime)
3933                 cfs_b->distribute_running = 1;
3934
3935         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3936
3937         if (!runtime)
3938                 return;
3939
3940         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3941
3942         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3943         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3944                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3945         cfs_b->distribute_running = 0;
3946         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3947 }
3948
3949 /*
3950  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3951  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3952  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3953  */
3954 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3955 {
3956         if (!cfs_bandwidth_used())
3957                 return;
3958
3959         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
3960         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
3961                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3962                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
3963                 struct task_group *tg;
3964
3965                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
3966
3967                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
3968                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
3969                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3970                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
3971                                 break;
3972                 }
3973                 if (tg) {
3974                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
3975                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3976                 }
3977         }
3978
3979         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3980         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3981                 return;
3982
3983         /* ensure the group is not already throttled */
3984         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3985                 return;
3986
3987         /* update runtime allocation */
3988         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3989         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3990                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3991 }
3992
3993 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3994 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3995 {
3996         if (!cfs_bandwidth_used())
3997                 return false;
3998
3999         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4000                 return false;
4001
4002         /*
4003          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4004          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4005          */
4006         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4007                 return true;
4008
4009         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4010         return true;
4011 }
4012
4013 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4014 {
4015         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4016                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4017
4018         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4019
4020         return HRTIMER_NORESTART;
4021 }
4022
4023 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4024
4025 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4026 {
4027         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4028                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4029         int overrun;
4030         int idle = 0;
4031         int count = 0;
4032
4033         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4034         for (;;) {
4035                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4036                 if (!overrun)
4037                         break;
4038
4039                 if (++count > 3) {
4040                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4041
4042                         new = (old * 147) / 128; /* ~115% */
4043                         new = min(new, max_cfs_quota_period);
4044
4045                         cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4046
4047                         /* since max is 1s, this is limited to 1e9^2, which fits in u64 */
4048                         cfs_b->quota *= new;
4049                         cfs_b->quota = div64_u64(cfs_b->quota, old);
4050
4051                         pr_warn_ratelimited(
4052         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4053                                 smp_processor_id(),
4054                                 div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4055                                 div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4056
4057                         /* reset count so we don't come right back in here */
4058                         count = 0;
4059                 }
4060
4061                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4062         }
4063         if (idle)
4064                 cfs_b->period_active = 0;
4065         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4066
4067         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4068 }
4069
4070 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4071 {
4072         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4073         cfs_b->runtime = 0;
4074         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4075         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4076
4077         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4078         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4079         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4080         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4081         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4082         cfs_b->distribute_running = 0;
4083 }
4084
4085 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4086 {
4087         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4088         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4089 }
4090
4091 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4092 {
4093         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4094
4095         if (!cfs_b->period_active) {
4096                 cfs_b->period_active = 1;
4097                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4098                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4099         }
4100 }
4101
4102 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4103 {
4104         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4105         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4106                 return;
4107
4108         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4109         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4110 }
4111
4112 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4113 {
4114         struct cfs_rq *cfs_rq;
4115
4116         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4117                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4118
4119                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4120                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4121                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4122         }
4123 }
4124
4125 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4126 {
4127         struct cfs_rq *cfs_rq;
4128
4129         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4130                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4131                         continue;
4132
4133                 /*
4134                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4135                  * there's some valid quota amount
4136                  */
4137                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4138                 /*
4139                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4140                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4141                  */
4142                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4143
4144                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4145                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4146         }
4147 }
4148
4149 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4150 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4151 {
4152         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4153 }
4154
4155 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4156 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4157 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4158 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4159
4160 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4161 {
4162         return 0;
4163 }
4164
4165 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4166 {
4167         return 0;
4168 }
4169
4170 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4171                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4172 {
4173         return 0;
4174 }
4175
4176 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4177
4178 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4179 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4180 #endif
4181
4182 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4183 {
4184         return NULL;
4185 }
4186 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4187 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4188 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4189
4190 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4191
4192 /**************************************************
4193  * CFS operations on tasks:
4194  */
4195
4196 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4197 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4198 {
4199         struct sched_entity *se = &p->se;
4200         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4201
4202         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4203
4204         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4205                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4206                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4207                 s64 delta = slice - ran;
4208
4209                 if (delta < 0) {
4210                         if (rq->curr == p)
4211                                 resched_curr(rq);
4212                         return;
4213                 }
4214                 hrtick_start(rq, delta);
4215         }
4216 }
4217
4218 /*
4219  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4220  * current task is from our class and nr_running is low enough
4221  * to matter.
4222  */
4223 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4224 {
4225         struct task_struct *curr = rq->curr;
4226
4227         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4228                 return;
4229
4230         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4231                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4232 }
4233 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4234 static inline void
4235 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4236 {
4237 }
4238
4239 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4240 {
4241 }
4242 #endif
4243
4244 /*
4245  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4246  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4247  * then put the task into the rbtree:
4248  */
4249 static void
4250 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4251 {
4252         struct cfs_rq *cfs_rq;
4253         struct sched_entity *se = &p->se;
4254
4255         for_each_sched_entity(se) {
4256                 if (se->on_rq)
4257                         break;
4258                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4259                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4260
4261                 /*
4262                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4263                  *
4264                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4265                  * post the final h_nr_running increment below.
4266                 */
4267                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4268                         break;
4269                 cfs_rq->h_nr_running++;
4270
4271                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4272         }
4273
4274         for_each_sched_entity(se) {
4275                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4276                 cfs_rq->h_nr_running++;
4277
4278                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4279                         break;
4280
4281                 update_load_avg(se, 1);
4282                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4283         }
4284
4285         if (!se)
4286                 add_nr_running(rq, 1);
4287
4288         hrtick_update(rq);
4289 }
4290
4291 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4292
4293 /*
4294  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4295  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4296  * update the fair scheduling stats:
4297  */
4298 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4299 {
4300         struct cfs_rq *cfs_rq;
4301         struct sched_entity *se = &p->se;
4302         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4303
4304         for_each_sched_entity(se) {
4305                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4306                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4307
4308                 /*
4309                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4310                  *
4311                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4312                  * post the final h_nr_running decrement below.
4313                 */
4314                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4315                         break;
4316                 cfs_rq->h_nr_running--;
4317
4318                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4319                 if (cfs_rq->load.weight) {
4320                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4321                         se = parent_entity(se);
4322                         /*
4323                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4324                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4325                          */
4326                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4327                                 set_next_buddy(se);
4328                         break;
4329                 }
4330                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4331         }
4332
4333         for_each_sched_entity(se) {
4334                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4335                 cfs_rq->h_nr_running--;
4336
4337                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4338                         break;
4339
4340                 update_load_avg(se, 1);
4341                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4342         }
4343
4344         if (!se)
4345                 sub_nr_running(rq, 1);
4346
4347         hrtick_update(rq);
4348 }
4349
4350 #ifdef CONFIG_SMP
4351
4352 /*
4353  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4354  */
4355
4356 /*
4357  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4358  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4359  *
4360  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4361  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4362  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4363  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4364  *
4365  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4366  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4367  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4368  *
4369  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4370  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4371  * particular idx is approximated to be zero.
4372  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4373  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4374  * based on 128 point scale.
4375  * Example:
4376  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4377  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4378  *
4379  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4380  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4381  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4382  */
4383 #define DEGRADE_SHIFT           7
4384 static const unsigned char
4385                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4386 static const unsigned char
4387                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4388                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4389                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4390                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4391                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4392                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4393
4394 /*
4395  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4396  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4397  * adding any new load.
4398  */
4399 static unsigned long
4400 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4401 {
4402         int j = 0;
4403
4404         if (!missed_updates)
4405                 return load;
4406
4407         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4408                 return 0;
4409
4410         if (idx == 1)
4411                 return load >> missed_updates;
4412
4413         while (missed_updates) {
4414                 if (missed_updates % 2)
4415                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4416
4417                 missed_updates >>= 1;
4418                 j++;
4419         }
4420         return load;
4421 }
4422
4423 /*
4424  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4425  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4426  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4427  */
4428 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4429                               unsigned long pending_updates)
4430 {
4431         int i, scale;
4432
4433         this_rq->nr_load_updates++;
4434
4435         /* Update our load: */
4436         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4437         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4438                 unsigned long old_load, new_load;
4439
4440                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4441
4442                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4443                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4444                 new_load = this_load;
4445                 /*
4446                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4447                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4448                  * example.
4449                  */
4450                 if (new_load > old_load)
4451                         new_load += scale - 1;
4452
4453                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4454         }
4455
4456         sched_avg_update(this_rq);
4457 }
4458
4459 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4460 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4461 {
4462         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4463 }
4464
4465 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4466 /*
4467  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4468  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4469  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4470  *
4471  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4472  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4473  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4474  * (tick_nohz_idle_exit).
4475  *
4476  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4477  */
4478
4479 /*
4480  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4481  * idle balance.
4482  */
4483 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4484 {
4485         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4486         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4487         unsigned long pending_updates;
4488
4489         /*
4490          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4491          */
4492         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4493                 return;
4494
4495         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4496         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4497
4498         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4499 }
4500
4501 /*
4502  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4503  */
4504 void update_cpu_load_nohz(void)
4505 {
4506         struct rq *this_rq = this_rq();
4507         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4508         unsigned long pending_updates;
4509
4510         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4511                 return;
4512
4513         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4514         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4515         if (pending_updates) {
4516                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4517                 /*
4518                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4519                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4520                  */
4521                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4522         }
4523         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4524 }
4525 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4526
4527 /*
4528  * Called from scheduler_tick()
4529  */
4530 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4531 {
4532         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4533         /*
4534          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4535          */
4536         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4537         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4538 }
4539
4540 /*
4541  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4542  * according to the scheduling class and "nice" value.
4543  *
4544  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4545  * balance conservatively.
4546  */
4547 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4548 {
4549         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4550         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4551
4552         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4553                 return total;
4554
4555         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4556 }
4557
4558 /*
4559  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4560  * according to the scheduling class and "nice" value.
4561  */
4562 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4563 {
4564         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4565         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4566
4567         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4568                 return total;
4569
4570         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4571 }
4572
4573 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4574 {
4575         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4576 }
4577
4578 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4579 {
4580         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4581 }
4582
4583 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4584 {
4585         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4586         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4587         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4588
4589         if (nr_running)
4590                 return load_avg / nr_running;
4591
4592         return 0;
4593 }
4594
4595 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4596 {
4597         /*
4598          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4599          * about the boundary, really active task won't care
4600          * about the loss.
4601          */
4602         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4603                 current->wakee_flips >>= 1;
4604                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4605         }
4606
4607         if (current->last_wakee != p) {
4608                 current->last_wakee = p;
4609                 current->wakee_flips++;
4610         }
4611 }
4612
4613 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4614 {
4615         struct sched_entity *se = &p->se;
4616         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4617         u64 min_vruntime;
4618
4619 #ifndef CONFIG_64BIT
4620         u64 min_vruntime_copy;
4621
4622         do {
4623                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4624                 smp_rmb();
4625                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4626         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4627 #else
4628         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4629 #endif
4630
4631         se->vruntime -= min_vruntime;
4632         record_wakee(p);
4633 }
4634
4635 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4636 /*
4637  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4638  *
4639  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4640  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4641  * can calculate the shift in shares.
4642  *
4643  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4644  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4645  * total group weight.
4646  *
4647  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4648  * distribution (s_i) using:
4649  *
4650  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4651  *
4652  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4653  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4654  * shares distribution (s_i):
4655  *
4656  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4657  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4658  *
4659  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4660  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4661  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4662  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4663  *
4664  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4665  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4666  *
4667  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4668  *
4669  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4670  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4671  * weight and shares distributions like:
4672  *
4673  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4674  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4675  *
4676  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4677  *
4678  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4679  *
4680  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4681  *
4682  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4683  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4684  * 4/7) times the weight of the group.
4685  */
4686 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4687 {
4688         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4689
4690         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4691                 return wl;
4692
4693         for_each_sched_entity(se) {
4694                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4695                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4696
4697                 tg = cfs_rq->tg;
4698
4699                 /*
4700                  * W = @wg + \Sum rw_j
4701                  */
4702                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4703
4704                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4705                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4706                 W += w;
4707
4708                 /*
4709                  * w = rw_i + @wl
4710                  */
4711                 w += wl;
4712
4713                 /*
4714                  * wl = S * s'_i; see (2)
4715                  */
4716                 if (W > 0 && w < W)
4717                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4718                 else
4719                         wl = tg->shares;
4720
4721                 /*
4722                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4723                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4724                  * calc_cfs_shares().
4725                  */
4726                 if (wl < MIN_SHARES)
4727                         wl = MIN_SHARES;
4728
4729                 /*
4730                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4731                  */
4732                 wl -= se->avg.load_avg;
4733
4734                 /*
4735                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4736                  * the final effective load change on the root group. Since
4737                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4738                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4739                  * resulting from this level per the above.
4740                  */
4741                 wg = 0;
4742         }
4743
4744         return wl;
4745 }
4746 #else
4747
4748 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4749 {
4750         return wl;
4751 }
4752
4753 #endif
4754
4755 /*
4756  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4757  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4758  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4759  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4760  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4761  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4762  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4763  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4764  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4765  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4766  */
4767 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4768 {
4769         unsigned int master = current->wakee_flips;
4770         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4771         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4772
4773         if (master < slave)
4774                 swap(master, slave);
4775         if (slave < factor || master < slave * factor)
4776                 return 0;
4777         return 1;
4778 }
4779
4780 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4781 {
4782         s64 this_load, load;
4783         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4784         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4785         struct task_group *tg;
4786         unsigned long weight;
4787         int balanced;
4788
4789         idx       = sd->wake_idx;
4790         this_cpu  = smp_processor_id();
4791         prev_cpu  = task_cpu(p);
4792         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4793         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4794
4795         /*
4796          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4797          * effect of the currently running task from the load
4798          * of the current CPU:
4799          */
4800         if (sync) {
4801                 tg = task_group(current);
4802                 weight = current->se.avg.load_avg;
4803
4804                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4805                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4806         }
4807
4808         tg = task_group(p);
4809         weight = p->se.avg.load_avg;
4810
4811         /*
4812          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4813          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4814          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4815          * about that, so that's good too.
4816          *
4817          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4818          * task to be woken on this_cpu.
4819          */
4820         this_eff_load = 100;
4821         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4822
4823         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4824         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4825
4826         if (this_load > 0) {
4827                 this_eff_load *= this_load +
4828                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4829
4830                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4831         }
4832
4833         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4834
4835         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4836
4837         if (!balanced)
4838                 return 0;
4839
4840         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4841         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4842
4843         return 1;
4844 }
4845
4846 /*
4847  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4848  * domain.
4849  */
4850 static struct sched_group *
4851 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4852                   int this_cpu, int sd_flag)
4853 {
4854         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4855         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4856         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4857         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4858
4859         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4860                 load_idx = sd->wake_idx;
4861
4862         do {
4863                 unsigned long load, avg_load;
4864                 int local_group;
4865                 int i;
4866
4867                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4868                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4869                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4870                         continue;
4871
4872                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4873                                                sched_group_cpus(group));
4874
4875                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4876                 avg_load = 0;
4877
4878                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4879                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4880                         if (local_group)
4881                                 load = source_load(i, load_idx);
4882                         else
4883                                 load = target_load(i, load_idx);
4884
4885                         avg_load += load;
4886                 }
4887
4888                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4889                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4890
4891                 if (local_group) {
4892                         this_load = avg_load;
4893                 } else if (avg_load < min_load) {
4894                         min_load = avg_load;
4895                         idlest = group;
4896                 }
4897         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4898
4899         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4900                 return NULL;
4901         return idlest;
4902 }
4903
4904 /*
4905  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4906  */
4907 static int
4908 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4909 {
4910         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4911         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4912         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4913         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4914         int shallowest_idle_cpu = -1;
4915         int i;
4916
4917         /* Traverse only the allowed CPUs */
4918         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4919                 if (idle_cpu(i)) {
4920                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4921                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4922                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4923                                 /*
4924                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4925                                  * has the smallest exit latency irrespective
4926                                  * of any idle timestamp.
4927                                  */
4928                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4929                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4930                                 shallowest_idle_cpu = i;
4931                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4932                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4933                                 /*
4934                                  * If equal or no active idle state, then
4935                                  * the most recently idled CPU might have
4936                                  * a warmer cache.
4937                                  */
4938                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4939                                 shallowest_idle_cpu = i;
4940                         }
4941                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4942                         load = weighted_cpuload(i);
4943                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4944                                 min_load = load;
4945                                 least_loaded_cpu = i;
4946                         }
4947                 }
4948         }
4949
4950         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4951 }
4952
4953 /*
4954  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4955  */
4956 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4957 {
4958         struct sched_domain *sd;
4959         struct sched_group *sg;
4960         int i = task_cpu(p);
4961
4962         if (idle_cpu(target))
4963                 return target;
4964
4965         /*
4966          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4967          */
4968         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4969                 return i;
4970
4971         /*
4972          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4973          */
4974         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4975         for_each_lower_domain(sd) {
4976                 sg = sd->groups;
4977                 do {
4978                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4979                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4980                                 goto next;
4981
4982                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4983                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4984                                         goto next;
4985                         }
4986
4987                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4988                                         tsk_cpus_allowed(p));
4989                         goto done;
4990 next:
4991                         sg = sg->next;
4992                 } while (sg != sd->groups);
4993         }
4994 done:
4995         return target;
4996 }
4997
4998 /*
4999  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5000  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5001  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5002  * CFS task (ie cpu_capacity).
5003  *
5004  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5005  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5006  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5007  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5008  * (arch_scale_freq_capacity()).
5009  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5010  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5011  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5012  *
5013  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5014  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5015  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5016  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5017  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5018  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5019  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5020  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5021  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5022  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5023  */
5024 static int cpu_util(int cpu)
5025 {
5026         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5027         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5028
5029         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5030 }
5031
5032 /*
5033  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5034  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5035  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5036  *
5037  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5038  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5039  *
5040  * Returns the target cpu number.
5041  *
5042  * preempt must be disabled.
5043  */
5044 static int
5045 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5046 {
5047         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5048         int cpu = smp_processor_id();
5049         int new_cpu = prev_cpu;
5050         int want_affine = 0;
5051         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5052
5053         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5054                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5055
5056         rcu_read_lock();
5057         for_each_domain(cpu, tmp) {
5058                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5059                         break;
5060
5061                 /*
5062                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5063                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5064                  */
5065                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5066                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5067                         affine_sd = tmp;
5068                         break;
5069                 }
5070
5071                 if (tmp->flags & sd_flag)
5072                         sd = tmp;
5073                 else if (!want_affine)
5074                         break;
5075         }
5076
5077         if (affine_sd) {
5078                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5079                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5080                         new_cpu = cpu;
5081         }
5082
5083         if (!sd) {
5084                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5085                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5086
5087         } else while (sd) {
5088                 struct sched_group *group;
5089                 int weight;
5090
5091                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5092                         sd = sd->child;
5093                         continue;
5094                 }
5095
5096                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5097                 if (!group) {
5098                         sd = sd->child;
5099                         continue;
5100                 }
5101
5102                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5103                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5104                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5105                         sd = sd->child;
5106                         continue;
5107                 }
5108
5109                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5110                 cpu = new_cpu;
5111                 weight = sd->span_weight;
5112                 sd = NULL;
5113                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5114                         if (weight <= tmp->span_weight)
5115                                 break;
5116                         if (tmp->flags & sd_flag)
5117                                 sd = tmp;
5118                 }
5119                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5120         }
5121         rcu_read_unlock();
5122
5123         return new_cpu;
5124 }
5125
5126 /*
5127  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5128  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5129  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5130  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5131  */
5132 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5133 {
5134         /*
5135          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5136          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5137          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5138          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5139          * load sounds not bad.
5140          */
5141         remove_entity_load_avg(&p->se);
5142
5143         /* Tell new CPU we are migrated */
5144         p->se.avg.last_update_time = 0;
5145
5146         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5147         p->se.exec_start = 0;
5148 }
5149
5150 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5151 {
5152         remove_entity_load_avg(&p->se);
5153 }
5154 #endif /* CONFIG_SMP */
5155
5156 static unsigned long
5157 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5158 {
5159         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5160
5161         /*
5162          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5163          * to virtual-time in his units.
5164          *
5165          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5166          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5167          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5168          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5169          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5170          *
5171          * This is especially important for buddies when the leftmost
5172          * task is higher priority than the buddy.
5173          */
5174         return calc_delta_fair(gran, se);
5175 }
5176
5177 /*
5178  * Should 'se' preempt 'curr'.
5179  *
5180  *             |s1
5181  *        |s2
5182  *   |s3
5183  *         g
5184  *      |<--->|c
5185  *
5186  *  w(c, s1) = -1
5187  *  w(c, s2) =  0
5188  *  w(c, s3) =  1
5189  *
5190  */
5191 static int
5192 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5193 {
5194         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5195
5196         if (vdiff <= 0)
5197                 return -1;
5198
5199         gran = wakeup_gran(curr, se);
5200         if (vdiff > gran)
5201                 return 1;
5202
5203         return 0;
5204 }
5205
5206 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5207 {
5208         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5209                 return;
5210
5211         for_each_sched_entity(se)
5212                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5213 }
5214
5215 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5216 {
5217         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5218                 return;
5219
5220         for_each_sched_entity(se)
5221                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5222 }
5223
5224 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5225 {
5226         for_each_sched_entity(se)
5227                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5228 }
5229
5230 /*
5231  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5232  */
5233 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5234 {
5235         struct task_struct *curr = rq->curr;
5236         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5237         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5238         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5239         int next_buddy_marked = 0;
5240
5241         if (unlikely(se == pse))
5242                 return;
5243
5244         /*
5245          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5246          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5247          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5248          * next-buddy nomination below.
5249          */
5250         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5251                 return;
5252
5253         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5254                 set_next_buddy(pse);
5255                 next_buddy_marked = 1;
5256         }
5257
5258         /*
5259          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5260          * wake up path.
5261          *
5262          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5263          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5264          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5265          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5266          * below.
5267          */
5268         if (test_tsk_need_resched(curr))
5269                 return;
5270
5271         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5272         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5273             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5274                 goto preempt;
5275
5276         /*
5277          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5278          * is driven by the tick):
5279          */
5280         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5281                 return;
5282
5283         find_matching_se(&se, &pse);
5284         update_curr(cfs_rq_of(se));
5285         BUG_ON(!pse);
5286         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5287                 /*
5288                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5289                  * triggering this preemption.
5290                  */
5291                 if (!next_buddy_marked)
5292                         set_next_buddy(pse);
5293                 goto preempt;
5294         }
5295
5296         return;
5297
5298 preempt:
5299         resched_curr(rq);
5300         /*
5301          * Only set the backward buddy when the current task is still
5302          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5303          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5304          * point, either of which can * drop the rq lock.
5305          *
5306          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5307          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5308          */
5309         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5310                 return;
5311
5312         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5313                 set_last_buddy(se);
5314 }
5315
5316 static struct task_struct *
5317 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5318 {
5319         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5320         struct sched_entity *se;
5321         struct task_struct *p;
5322         int new_tasks;
5323
5324 again:
5325 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5326         if (!cfs_rq->nr_running)
5327                 goto idle;
5328
5329         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5330                 goto simple;
5331
5332         /*
5333          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5334          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5335          *
5336          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5337          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5338          */
5339
5340         do {
5341                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5342
5343                 /*
5344                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5345                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5346                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5347                  * forget we've ever seen it.
5348                  */
5349                 if (curr) {
5350                         if (curr->on_rq)
5351                                 update_curr(cfs_rq);
5352                         else
5353                                 curr = NULL;
5354
5355                         /*
5356                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5357                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5358                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5359                          * be correct.
5360                          */
5361                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5362                                 goto simple;
5363                 }
5364
5365                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5366                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5367         } while (cfs_rq);
5368
5369         p = task_of(se);
5370
5371         /*
5372          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5373          * is a different task than we started out with, try and touch the
5374          * least amount of cfs_rqs.
5375          */
5376         if (prev != p) {
5377                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5378
5379                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5380                         int se_depth = se->depth;
5381                         int pse_depth = pse->depth;
5382
5383                         if (se_depth <= pse_depth) {
5384                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5385                                 pse = parent_entity(pse);
5386                         }
5387                         if (se_depth >= pse_depth) {
5388                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5389                                 se = parent_entity(se);
5390                         }
5391                 }
5392
5393                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5394                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5395         }
5396
5397         if (hrtick_enabled(rq))
5398                 hrtick_start_fair(rq, p);
5399
5400         return p;
5401 simple:
5402         cfs_rq = &rq->cfs;
5403 #endif
5404
5405         if (!cfs_rq->nr_running)
5406                 goto idle;
5407
5408         put_prev_task(rq, prev);
5409
5410         do {
5411                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5412                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5413                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5414         } while (cfs_rq);
5415
5416         p = task_of(se);
5417
5418         if (hrtick_enabled(rq))
5419                 hrtick_start_fair(rq, p);
5420
5421         return p;
5422
5423 idle:
5424         /*
5425          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5426          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5427          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5428          * re-start the picking loop.
5429          */
5430         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5431         new_tasks = idle_balance(rq);
5432         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5433         /*
5434          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5435          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5436          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5437          */
5438         if (new_tasks < 0)
5439                 return RETRY_TASK;
5440
5441         if (new_tasks > 0)
5442                 goto again;
5443
5444         return NULL;
5445 }
5446
5447 /*
5448  * Account for a descheduled task:
5449  */
5450 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5451 {
5452         struct sched_entity *se = &prev->se;
5453         struct cfs_rq *cfs_rq;
5454
5455         for_each_sched_entity(se) {
5456                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5457                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5458         }
5459 }
5460
5461 /*
5462  * sched_yield() is very simple
5463  *
5464  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5465  */
5466 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5467 {
5468         struct task_struct *curr = rq->curr;
5469         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5470         struct sched_entity *se = &curr->se;
5471
5472         /*
5473          * Are we the only task in the tree?
5474          */
5475         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5476                 return;
5477
5478         clear_buddies(cfs_rq, se);
5479
5480         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5481                 update_rq_clock(rq);
5482                 /*
5483                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5484                  */
5485                 update_curr(cfs_rq);
5486                 /*
5487                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5488                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5489                  * and double the fastpath cost.
5490                  */
5491                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5492         }
5493
5494         set_skip_buddy(se);
5495 }
5496
5497 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5498 {
5499         struct sched_entity *se = &p->se;
5500
5501         /* throttled hierarchies are not runnable */
5502         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5503                 return false;
5504
5505         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5506         set_next_buddy(se);
5507
5508         yield_task_fair(rq);
5509
5510         return true;
5511 }
5512
5513 #ifdef CONFIG_SMP
5514 /**************************************************
5515  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5516  *
5517  * BASICS
5518  *
5519  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5520  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5521  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5522  *
5523  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5524  *
5525  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5526  * W_i,0 is defined as:
5527  *
5528  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5529  *
5530  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5531  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5532  *
5533  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5534  * weight:
5535  *
5536  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5537  *
5538  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5539  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5540  * can also include other factors [XXX].
5541  *
5542  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5543  * directly from (1):
5544  *
5545  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5546  *
5547  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5548  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5549  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5550  *
5551  * [XXX expand on:
5552  *     - infeasible weights;
5553  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5554  *
5555  *
5556  * SCHED DOMAINS
5557  *
5558  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5559  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5560  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5561  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5562  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5563  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5564  * the groups.
5565  *
5566  * This yields:
5567  *
5568  *     log_2 n     1     n
5569  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5570  *     i = 0      2^i   2^i
5571  *                               `- size of each group
5572  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5573  *         |         `- freq
5574  *         `- sum over all levels
5575  *
5576  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5577  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5578  *
5579  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5580  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5581  *
5582  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5583  *
5584  *             log_2 n     
5585  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5586  *             k = 0
5587  *
5588  * And you'll find that:
5589  *
5590  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5591  *
5592  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5593  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5594  * of:
5595  *
5596  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5597  *
5598  *
5599  * WORK CONSERVING
5600  *
5601  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5602  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5603  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5604  *
5605  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5606  * time.
5607  *
5608  * [XXX more?]
5609  *
5610  *
5611  * CGROUPS
5612  *
5613  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5614  *
5615  *                                s_k,i
5616  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5617  *                                 S_k
5618  *
5619  * Where
5620  *
5621  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5622  *
5623  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5624  *
5625  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5626  * property.
5627  *
5628  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5629  *      rewrite all of this once again.]
5630  */ 
5631
5632 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5633
5634 enum fbq_type { regular, remote, all };
5635
5636 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5637 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5638 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5639 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5640
5641 struct lb_env {
5642         struct sched_domain     *sd;
5643
5644         struct rq               *src_rq;
5645         int                     src_cpu;
5646
5647         int                     dst_cpu;
5648         struct rq               *dst_rq;
5649
5650         struct cpumask          *dst_grpmask;
5651         int                     new_dst_cpu;
5652         enum cpu_idle_type      idle;
5653         long                    imbalance;
5654         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5655         struct cpumask          *cpus;
5656
5657         unsigned int            flags;
5658
5659         unsigned int            loop;
5660         unsigned int            loop_break;
5661         unsigned int            loop_max;
5662
5663         enum fbq_type           fbq_type;
5664         struct list_head        tasks;
5665 };
5666
5667 /*
5668  * Is this task likely cache-hot:
5669  */
5670 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5671 {
5672         s64 delta;
5673
5674         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5675
5676         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5677                 return 0;
5678
5679         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5680                 return 0;
5681
5682         /*
5683          * Buddy candidates are cache hot:
5684          */
5685         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5686                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5687                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5688                 return 1;
5689
5690         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5691                 return 1;
5692         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5693                 return 0;
5694
5695         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5696
5697         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5698 }
5699
5700 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5701 /*
5702  * Returns 1, if task migration degrades locality
5703  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5704  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5705  */
5706 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5707 {
5708         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5709         unsigned long src_faults, dst_faults;
5710         int src_nid, dst_nid;
5711
5712         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5713                 return -1;
5714
5715         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5716                 return -1;
5717
5718         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5719         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5720
5721         if (src_nid == dst_nid)
5722                 return -1;
5723
5724         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5725         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5726                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5727                         return 1;
5728                 else
5729                         return -1;
5730         }
5731
5732         /* Encourage migration to the preferred node. */
5733         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5734                 return 0;
5735
5736         if (numa_group) {
5737                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5738                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5739         } else {
5740                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5741                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5742         }
5743
5744         return dst_faults < src_faults;
5745 }
5746
5747 #else
5748 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5749                                              struct lb_env *env)
5750 {
5751         return -1;
5752 }
5753 #endif
5754
5755 /*
5756  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5757  */
5758 static
5759 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5760 {
5761         int tsk_cache_hot;
5762
5763         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5764
5765         /*
5766          * We do not migrate tasks that are:
5767          * 1) throttled_lb_pair, or
5768          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5769          * 3) running (obviously), or
5770          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5771          */
5772         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5773                 return 0;
5774
5775         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5776                 int cpu;
5777
5778                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5779
5780                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5781
5782                 /*
5783                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5784                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5785                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5786                  *
5787                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5788                  * one in current iteration.
5789                  */
5790                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5791                         return 0;
5792
5793                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5794                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5795                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5796                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5797                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5798                                 break;
5799                         }
5800                 }
5801
5802                 return 0;
5803         }
5804
5805         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5806         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5807
5808         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5809                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5810                 return 0;
5811         }
5812
5813         /*
5814          * Aggressive migration if:
5815          * 1) destination numa is preferred
5816          * 2) task is cache cold, or
5817          * 3) too many balance attempts have failed.
5818          */
5819         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5820         if (tsk_cache_hot == -1)
5821                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5822
5823         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5824             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5825                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5826                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5827                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5828                 }
5829                 return 1;
5830         }
5831
5832         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5833         return 0;
5834 }
5835
5836 /*
5837  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5838  */
5839 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5840 {
5841         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5842
5843         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5844         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5845         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5846 }
5847
5848 /*
5849  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5850  * part of active balancing operations within "domain".
5851  *
5852  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5853  */
5854 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5855 {
5856         struct task_struct *p, *n;
5857
5858         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5859
5860         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5861                 if (!can_migrate_task(p, env))
5862                         continue;
5863
5864                 detach_task(p, env);
5865
5866                 /*
5867                  * Right now, this is only the second place where
5868                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5869                  * so we can safely collect stats here rather than
5870                  * inside detach_tasks().
5871                  */
5872                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5873                 return p;
5874         }
5875         return NULL;
5876 }
5877
5878 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5879
5880 /*
5881  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5882  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5883  *
5884  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5885  */
5886 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5887 {
5888         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5889         struct task_struct *p;
5890         unsigned long load;
5891         int detached = 0;
5892
5893         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5894
5895         if (env->imbalance <= 0)
5896                 return 0;
5897
5898         while (!list_empty(tasks)) {
5899                 /*
5900                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5901                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5902                  */
5903                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5904                         break;
5905
5906                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5907
5908                 env->loop++;
5909                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5910                 if (env->loop > env->loop_max)
5911                         break;
5912
5913                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5914                 if (env->loop > env->loop_break) {
5915                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5916                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5917                         break;
5918                 }
5919
5920                 if (!can_migrate_task(p, env))
5921                         goto next;
5922
5923                 load = task_h_load(p);
5924
5925                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5926                         goto next;
5927
5928                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5929                         goto next;
5930
5931                 detach_task(p, env);
5932                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5933
5934                 detached++;
5935                 env->imbalance -= load;
5936
5937 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5938                 /*
5939                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5940                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5941                  * the critical section.
5942                  */
5943                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5944                         break;
5945 #endif
5946
5947                 /*
5948                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5949                  * weighted load.
5950                  */
5951                 if (env->imbalance <= 0)
5952                         break;
5953
5954                 continue;
5955 next:
5956                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5957         }
5958
5959         /*
5960          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5961          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5962          * than inside detach_one_task().
5963          */
5964         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5965
5966         return detached;
5967 }
5968
5969 /*
5970  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5971  */
5972 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5973 {
5974         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5975
5976         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5977         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5978         activate_task(rq, p, 0);
5979         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5980 }
5981
5982 /*
5983  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5984  * its new rq.
5985  */
5986 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5987 {
5988         raw_spin_lock(&rq->lock);
5989         attach_task(rq, p);
5990         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5991 }
5992
5993 /*
5994  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5995  * new rq.
5996  */
5997 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5998 {
5999         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6000         struct task_struct *p;
6001
6002         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6003
6004         while (!list_empty(tasks)) {
6005                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6006                 list_del_init(&p->se.group_node);
6007
6008                 attach_task(env->dst_rq, p);
6009         }
6010
6011         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6012 }
6013
6014 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6015 static void update_blocked_averages(int cpu)
6016 {
6017         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6018         struct cfs_rq *cfs_rq;
6019         unsigned long flags;
6020
6021         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6022         update_rq_clock(rq);
6023
6024         /*
6025          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6026          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6027          */
6028         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6029                 /* throttled entities do not contribute to load */
6030                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6031                         continue;
6032
6033                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6034                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6035         }
6036         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6037 }
6038
6039 /*
6040  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6041  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6042  * group is a fraction of its parents load.
6043  */
6044 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6045 {
6046         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6047         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6048         unsigned long now = jiffies;
6049         unsigned long load;
6050
6051         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6052                 return;
6053
6054         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
6055         for_each_sched_entity(se) {
6056                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6057                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
6058                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6059                         break;
6060         }
6061
6062         if (!se) {
6063                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6064                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6065         }
6066
6067         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
6068                 load = cfs_rq->h_load;
6069                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6070                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6071                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6072                 cfs_rq->h_load = load;
6073                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6074         }
6075 }
6076
6077 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6078 {
6079         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6080
6081         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6082         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6083                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6084 }
6085 #else
6086 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6087 {
6088         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6089         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6090         unsigned long flags;
6091
6092         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6093         update_rq_clock(rq);
6094         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6095         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6096 }
6097
6098 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6099 {
6100         return p->se.avg.load_avg;
6101 }
6102 #endif
6103
6104 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6105
6106 enum group_type {
6107         group_other = 0,
6108         group_imbalanced,
6109         group_overloaded,
6110 };
6111
6112 /*
6113  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6114  */
6115 struct sg_lb_stats {
6116         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6117         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6118         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6119         unsigned long load_per_task;
6120         unsigned long group_capacity;
6121         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6122         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6123         unsigned int idle_cpus;
6124         unsigned int group_weight;
6125         enum group_type group_type;
6126         int group_no_capacity;
6127 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6128         unsigned int nr_numa_running;
6129         unsigned int nr_preferred_running;
6130 #endif
6131 };
6132
6133 /*
6134  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6135  *               during load balancing.
6136  */
6137 struct sd_lb_stats {
6138         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6139         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6140         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6141         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6142         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6143
6144         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6145         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6146 };
6147
6148 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6149 {
6150         /*
6151          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6152          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6153          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6154          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6155          */
6156         *sds = (struct sd_lb_stats){
6157                 .busiest = NULL,
6158                 .local = NULL,
6159                 .total_load = 0UL,
6160                 .total_capacity = 0UL,
6161                 .busiest_stat = {
6162                         .avg_load = 0UL,
6163                         .sum_nr_running = 0,
6164                         .group_type = group_other,
6165                 },
6166         };
6167 }
6168
6169 /**
6170  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6171  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6172  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6173  *
6174  * Return: The load index.
6175  */
6176 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6177                                         enum cpu_idle_type idle)
6178 {
6179         int load_idx;
6180
6181         switch (idle) {
6182         case CPU_NOT_IDLE:
6183                 load_idx = sd->busy_idx;
6184                 break;
6185
6186         case CPU_NEWLY_IDLE:
6187                 load_idx = sd->newidle_idx;
6188                 break;
6189         default:
6190                 load_idx = sd->idle_idx;
6191                 break;
6192         }
6193
6194         return load_idx;
6195 }
6196
6197 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6198 {
6199         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6200         u64 total, used, age_stamp, avg;
6201         s64 delta;
6202
6203         /*
6204          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6205          * we read them once before doing sanity checks on them.
6206          */
6207         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6208         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6209         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6210
6211         if (unlikely(delta < 0))
6212                 delta = 0;
6213
6214         total = sched_avg_period() + delta;
6215
6216         used = div_u64(avg, total);
6217
6218         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6219                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6220
6221         return 1;
6222 }
6223
6224 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6225 {
6226         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6227         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6228
6229         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6230
6231         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6232         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6233
6234         if (!capacity)
6235                 capacity = 1;
6236
6237         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6238         sdg->sgc->capacity = capacity;
6239 }
6240
6241 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6242 {
6243         struct sched_domain *child = sd->child;
6244         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6245         unsigned long capacity;
6246         unsigned long interval;
6247
6248         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6249         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6250         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6251
6252         if (!child) {
6253                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6254                 return;
6255         }
6256
6257         capacity = 0;
6258
6259         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6260                 /*
6261                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6262                  * span the current group.
6263                  */
6264
6265                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6266                         struct sched_group_capacity *sgc;
6267                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6268
6269                         /*
6270                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6271                          * gets here before we've attached the domains to the
6272                          * runqueues.
6273                          *
6274                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6275                          * in update_cpu_capacity().
6276                          *
6277                          * This avoids capacity from being 0 and
6278                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6279                          */
6280                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6281                                 capacity += capacity_of(cpu);
6282                                 continue;
6283                         }
6284
6285                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6286                         capacity += sgc->capacity;
6287                 }
6288         } else  {
6289                 /*
6290                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6291                  * span the current group.
6292                  */ 
6293
6294                 group = child->groups;
6295                 do {
6296                         capacity += group->sgc->capacity;
6297                         group = group->next;
6298                 } while (group != child->groups);
6299         }
6300
6301         sdg->sgc->capacity = capacity;
6302 }
6303
6304 /*
6305  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6306  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6307  * Return true is the capacity is reduced
6308  */
6309 static inline int
6310 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6311 {
6312         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6313                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6314 }
6315
6316 /*
6317  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6318  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6319  *
6320  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6321  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6322  * Something like:
6323  *
6324  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6325  *              *     * * *
6326  *
6327  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6328  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6329  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6330  *
6331  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6332  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6333  * moving tasks due to affinity constraints.
6334  *
6335  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6336  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6337  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6338  * to create an effective group imbalance.
6339  *
6340  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6341  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6342  * subtle and fragile situation.
6343  */
6344
6345 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6346 {
6347         return group->sgc->imbalance;
6348 }
6349
6350 /*
6351  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6352  * be used by some tasks.
6353  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6354  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6355  * available capacity for CFS tasks.
6356  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6357  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6358  * capacity in meaningful for the load balancer.
6359  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6360  * any benefit for the load balance.
6361  */
6362 static inline bool
6363 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6364 {
6365         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6366                 return true;
6367
6368         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6369                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6370                 return true;
6371
6372         return false;
6373 }
6374
6375 /*
6376  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6377  *  handle.
6378  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6379  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6380  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6381  *  false.
6382  */
6383 static inline bool
6384 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6385 {
6386         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6387                 return false;
6388
6389         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6390                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6391                 return true;
6392
6393         return false;
6394 }
6395
6396 static inline enum
6397 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6398                           struct sg_lb_stats *sgs)
6399 {
6400         if (sgs->group_no_capacity)
6401                 return group_overloaded;
6402
6403         if (sg_imbalanced(group))
6404                 return group_imbalanced;
6405
6406         return group_other;
6407 }
6408
6409 /**
6410  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6411  * @env: The load balancing environment.
6412  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6413  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6414  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6415  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6416  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6417  */
6418 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6419                         struct sched_group *group, int load_idx,
6420                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6421                         bool *overload)
6422 {
6423         unsigned long load;
6424         int i;
6425
6426         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6427
6428         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6429                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6430
6431                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6432                 if (local_group)
6433                         load = target_load(i, load_idx);
6434                 else
6435                         load = source_load(i, load_idx);
6436
6437                 sgs->group_load += load;
6438                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6439                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6440
6441                 if (rq->nr_running > 1)
6442                         *overload = true;
6443
6444 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6445                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6446                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6447 #endif
6448                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6449                 if (idle_cpu(i))
6450                         sgs->idle_cpus++;
6451         }
6452
6453         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6454         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6455         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6456
6457         if (sgs->sum_nr_running)
6458                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6459
6460         sgs->group_weight = group->group_weight;
6461
6462         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6463         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6464 }
6465
6466 /**
6467  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6468  * @env: The load balancing environment.
6469  * @sds: sched_domain statistics
6470  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6471  * @sgs: sched_group statistics
6472  *
6473  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6474  * busiest group.
6475  *
6476  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6477  * busiest group. %false otherwise.
6478  */
6479 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6480                                    struct sd_lb_stats *sds,
6481                                    struct sched_group *sg,
6482                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6483 {
6484         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6485
6486         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6487                 return true;
6488
6489         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6490                 return false;
6491
6492         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6493                 return false;
6494
6495         /* This is the busiest node in its class. */
6496         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6497                 return true;
6498
6499         /*
6500          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6501          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6502          * higher than ourself as busy.
6503          */
6504         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6505                 if (!sds->busiest)
6506                         return true;
6507
6508                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6509                         return true;
6510         }
6511
6512         return false;
6513 }
6514
6515 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6516 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6517 {
6518         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6519                 return regular;
6520         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6521                 return remote;
6522         return all;
6523 }
6524
6525 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6526 {
6527         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6528                 return regular;
6529         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6530                 return remote;
6531         return all;
6532 }
6533 #else
6534 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6535 {
6536         return all;
6537 }
6538
6539 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6540 {
6541         return regular;
6542 }
6543 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6544
6545 /**
6546  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6547  * @env: The load balancing environment.
6548  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6549  */
6550 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6551 {
6552         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6553         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6554         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6555         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6556         bool overload = false;
6557
6558         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6559                 prefer_sibling = 1;
6560
6561         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6562
6563         do {
6564                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6565                 int local_group;
6566
6567                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6568                 if (local_group) {
6569                         sds->local = sg;
6570                         sgs = &sds->local_stat;
6571
6572                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6573                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6574                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6575                 }
6576
6577                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6578                                                 &overload);
6579
6580                 if (local_group)
6581                         goto next_group;
6582
6583                 /*
6584                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6585                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6586                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6587                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6588                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6589                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6590                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6591                  * the tasks on the system).
6592                  */
6593                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6594                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6595                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6596                         sgs->group_no_capacity = 1;
6597                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6598                 }
6599
6600                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6601                         sds->busiest = sg;
6602                         sds->busiest_stat = *sgs;
6603                 }
6604
6605 next_group:
6606                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6607                 sds->total_load += sgs->group_load;
6608                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6609
6610                 sg = sg->next;
6611         } while (sg != env->sd->groups);
6612
6613         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6614                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6615
6616         if (!env->sd->parent) {
6617                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6618                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6619                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6620         }
6621
6622 }
6623
6624 /**
6625  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6626  *                      sched doman.
6627  *
6628  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6629  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6630  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6631  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6632  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6633  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6634  *
6635  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6636  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6637  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6638  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6639  * number.
6640  *
6641  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6642  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6643  *
6644  * @env: The load balancing environment.
6645  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6646  */
6647 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6648 {
6649         int busiest_cpu;
6650
6651         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6652                 return 0;
6653
6654         if (!sds->busiest)
6655                 return 0;
6656
6657         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6658         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6659                 return 0;
6660
6661         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6662                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6663                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6664
6665         return 1;
6666 }
6667
6668 /**
6669  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6670  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6671  *                      load balancing.
6672  * @env: The load balancing environment.
6673  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6674  */
6675 static inline
6676 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6677 {
6678         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6679         unsigned int imbn = 2;
6680         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6681         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6682
6683         local = &sds->local_stat;
6684         busiest = &sds->busiest_stat;
6685
6686         if (!local->sum_nr_running)
6687                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6688         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6689                 imbn = 1;
6690
6691         scaled_busy_load_per_task =
6692                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6693                 busiest->group_capacity;
6694
6695         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6696             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6697                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6698                 return;
6699         }
6700
6701         /*
6702          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6703          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6704          * moving them.
6705          */
6706
6707         capa_now += busiest->group_capacity *
6708                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6709         capa_now += local->group_capacity *
6710                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6711         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6712
6713         /* Amount of load we'd subtract */
6714         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6715                 capa_move += busiest->group_capacity *
6716                             min(busiest->load_per_task,
6717                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6718         }
6719
6720         /* Amount of load we'd add */
6721         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6722             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6723                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6724                       local->group_capacity;
6725         } else {
6726                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6727                       local->group_capacity;
6728         }
6729         capa_move += local->group_capacity *
6730                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6731         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6732
6733         /* Move if we gain throughput */
6734         if (capa_move > capa_now)
6735                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6736 }
6737
6738 /**
6739  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6740  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6741  * @env: load balance environment
6742  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6743  */
6744 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6745 {
6746         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6747         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6748
6749         local = &sds->local_stat;
6750         busiest = &sds->busiest_stat;
6751
6752         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6753                 /*
6754                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6755                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6756                  */
6757                 busiest->load_per_task =
6758                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6759         }
6760
6761         /*
6762          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6763          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6764          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6765          */
6766         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6767             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6768                 env->imbalance = 0;
6769                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6770         }
6771
6772         /*
6773          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6774          */
6775         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6776             local->group_type   == group_overloaded) {
6777                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6778                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6779                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6780                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6781                 else
6782                         load_above_capacity = ~0UL;
6783         }
6784
6785         /*
6786          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6787          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6788          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6789          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6790          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6791          * for the minimum possible imbalance.
6792          */
6793         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6794
6795         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6796         env->imbalance = min(
6797                 max_pull * busiest->group_capacity,
6798                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6799         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6800
6801         /*
6802          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6803          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6804          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6805          * moved
6806          */
6807         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6808                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6809 }
6810
6811 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6812
6813 /**
6814  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6815  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6816  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6817  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6818  * such a group exists.
6819  *
6820  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6821  * to restore balance.
6822  *
6823  * @env: The load balancing environment.
6824  *
6825  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6826  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6827  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6828  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6829  */
6830 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6831 {
6832         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6833         struct sd_lb_stats sds;
6834
6835         init_sd_lb_stats(&sds);
6836
6837         /*
6838          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6839          * this level.
6840          */
6841         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6842         local = &sds.local_stat;
6843         busiest = &sds.busiest_stat;
6844
6845         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6846         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6847             check_asym_packing(env, &sds))
6848                 return sds.busiest;
6849
6850         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6851         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6852                 goto out_balanced;
6853
6854         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6855                                                 / sds.total_capacity;
6856
6857         /*
6858          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6859          * work because they assume all things are equal, which typically
6860          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6861          */
6862         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6863                 goto force_balance;
6864
6865         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6866         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6867             busiest->group_no_capacity)
6868                 goto force_balance;
6869
6870         /*
6871          * If the local group is busier than the selected busiest group
6872          * don't try and pull any tasks.
6873          */
6874         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6875                 goto out_balanced;
6876
6877         /*
6878          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6879          * average load.
6880          */
6881         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6882                 goto out_balanced;
6883
6884         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6885                 /*
6886                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6887                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6888                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6889                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6890                  * might end up to just move the imbalance on another group
6891                  */
6892                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6893                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6894                         goto out_balanced;
6895         } else {
6896                 /*
6897                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6898                  * imbalance_pct to be conservative.
6899                  */
6900                 if (100 * busiest->avg_load <=
6901                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6902                         goto out_balanced;
6903         }
6904
6905 force_balance:
6906         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6907         calculate_imbalance(env, &sds);
6908         return sds.busiest;
6909
6910 out_balanced:
6911         env->imbalance = 0;
6912         return NULL;
6913 }
6914
6915 /*
6916  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6917  */
6918 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6919                                      struct sched_group *group)
6920 {
6921         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6922         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6923         int i;
6924
6925         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6926                 unsigned long capacity, wl;
6927                 enum fbq_type rt;
6928
6929                 rq = cpu_rq(i);
6930                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6931
6932                 /*
6933                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6934                  *  - regular: there are !numa tasks
6935                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6936                  *  - all:     there is no distinction
6937                  *
6938                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6939                  * ignore those when there's better options.
6940                  *
6941                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6942                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6943                  * queue by moving tasks around inside the node.
6944                  *
6945                  * If we cannot move enough load due to this classification
6946                  * the next pass will adjust the group classification and
6947                  * allow migration of more tasks.
6948                  *
6949                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6950                  */
6951                 if (rt > env->fbq_type)
6952                         continue;
6953
6954                 capacity = capacity_of(i);
6955
6956                 wl = weighted_cpuload(i);
6957
6958                 /*
6959                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6960                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6961                  */
6962
6963                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6964                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6965                         continue;
6966
6967                 /*
6968                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6969                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6970                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6971                  * potentially running at a lower capacity.
6972                  *
6973                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6974                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6975                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6976                  * our previous maximum.
6977                  */
6978                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6979                         busiest_load = wl;
6980                         busiest_capacity = capacity;
6981                         busiest = rq;
6982                 }
6983         }
6984
6985         return busiest;
6986 }
6987
6988 /*
6989  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6990  * so long as it is large enough.
6991  */
6992 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6993
6994 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6995 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6996
6997 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6998 {
6999         struct sched_domain *sd = env->sd;
7000
7001         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7002
7003                 /*
7004                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7005                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7006                  * lowest numbered CPUs.
7007                  */
7008                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7009                         return 1;
7010         }
7011
7012         /*
7013          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7014          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7015          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7016          * available on dst_cpu.
7017          */
7018         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7019             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7020                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7021                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7022                         return 1;
7023         }
7024
7025         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7026 }
7027
7028 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7029
7030 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7031 {
7032         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7033         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7034         int cpu, balance_cpu = -1;
7035
7036         /*
7037          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7038          * to do the newly idle load balance.
7039          */
7040         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7041                 return 1;
7042
7043         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7044         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7045         /* Try to find first idle cpu */
7046         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7047                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7048                         continue;
7049
7050                 balance_cpu = cpu;
7051                 break;
7052         }
7053
7054         if (balance_cpu == -1)
7055                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7056
7057         /*
7058          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7059          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7060          */
7061         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7062 }
7063
7064 /*
7065  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7066  * tasks if there is an imbalance.
7067  */
7068 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7069                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7070                         int *continue_balancing)
7071 {
7072         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7073         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7074         struct sched_group *group;
7075         struct rq *busiest;
7076         unsigned long flags;
7077         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7078
7079         struct lb_env env = {
7080                 .sd             = sd,
7081                 .dst_cpu        = this_cpu,
7082                 .dst_rq         = this_rq,
7083                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7084                 .idle           = idle,
7085                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7086                 .cpus           = cpus,
7087                 .fbq_type       = all,
7088                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7089         };
7090
7091         /*
7092          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7093          * other cpus in our group
7094          */
7095         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7096                 env.dst_grpmask = NULL;
7097
7098         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7099
7100         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7101
7102 redo:
7103         if (!should_we_balance(&env)) {
7104                 *continue_balancing = 0;
7105                 goto out_balanced;
7106         }
7107
7108         group = find_busiest_group(&env);
7109         if (!group) {
7110                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7111                 goto out_balanced;
7112         }
7113
7114         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7115         if (!busiest) {
7116                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7117                 goto out_balanced;
7118         }
7119
7120         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7121
7122         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7123
7124         env.src_cpu = busiest->cpu;
7125         env.src_rq = busiest;
7126
7127         ld_moved = 0;
7128         if (busiest->nr_running > 1) {
7129                 /*
7130                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7131                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7132                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7133                  * correctly treated as an imbalance.
7134                  */
7135                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7136                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7137
7138 more_balance:
7139                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7140
7141                 /*
7142                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7143                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7144                  */
7145                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7146
7147                 /*
7148                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7149                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7150                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7151                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7152                  * See task_rq_lock() family for the details.
7153                  */
7154
7155                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7156
7157                 if (cur_ld_moved) {
7158                         attach_tasks(&env);
7159                         ld_moved += cur_ld_moved;
7160                 }
7161
7162                 local_irq_restore(flags);
7163
7164                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7165                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7166                         goto more_balance;
7167                 }
7168
7169                 /*
7170                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7171                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7172                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7173                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7174                  * sched_group.
7175                  *
7176                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7177                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7178                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7179                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7180                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7181                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7182                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7183                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7184                  * This however should not happen so much in practice and
7185                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7186                  * excess load moved.
7187                  */
7188                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7189
7190                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7191                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7192
7193                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7194                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7195                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7196                         env.loop         = 0;
7197                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7198
7199                         /*
7200                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7201                          * need to continue with same src_cpu.
7202                          */
7203                         goto more_balance;
7204                 }
7205
7206                 /*
7207                  * We failed to reach balance because of affinity.
7208                  */
7209                 if (sd_parent) {
7210                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7211
7212                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7213                                 *group_imbalance = 1;
7214                 }
7215
7216                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7217                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7218                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7219                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7220                                 env.loop = 0;
7221                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7222                                 goto redo;
7223                         }
7224                         goto out_all_pinned;
7225                 }
7226         }
7227
7228         if (!ld_moved) {
7229                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7230                 /*
7231                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7232                  * We do not want newidle balance, which can be very
7233                  * frequent, pollute the failure counter causing
7234                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7235                  */
7236                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7237                         sd->nr_balance_failed++;
7238
7239                 if (need_active_balance(&env)) {
7240                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7241
7242                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7243                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7244                          * moved to this_cpu
7245                          */
7246                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7247                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7248                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7249                                                             flags);
7250                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7251                                 goto out_one_pinned;
7252                         }
7253
7254                         /*
7255                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7256                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7257                          * only after active load balance is finished.
7258                          */
7259                         if (!busiest->active_balance) {
7260                                 busiest->active_balance = 1;
7261                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7262                                 active_balance = 1;
7263                         }
7264                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7265
7266                         if (active_balance) {
7267                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7268                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7269                                         &busiest->active_balance_work);
7270                         }
7271
7272                         /*
7273                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7274                          * counter.
7275                          */
7276                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7277                 }
7278         } else
7279                 sd->nr_balance_failed = 0;
7280
7281         if (likely(!active_balance)) {
7282                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7283                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7284         } else {
7285                 /*
7286                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7287                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7288                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7289                  * detach_tasks).
7290                  */
7291                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7292                         sd->balance_interval *= 2;
7293         }
7294
7295         goto out;
7296
7297 out_balanced:
7298         /*
7299          * We reach balance although we may have faced some affinity
7300          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7301          */
7302         if (sd_parent) {
7303                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7304
7305                 if (*group_imbalance)
7306                         *group_imbalance = 0;
7307         }
7308
7309 out_all_pinned:
7310         /*
7311          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7312          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7313          * can try to migrate them.
7314          */
7315         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7316
7317         sd->nr_balance_failed = 0;
7318
7319 out_one_pinned:
7320         /* tune up the balancing interval */
7321         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7322                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7323                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7324                 sd->balance_interval *= 2;
7325
7326         ld_moved = 0;
7327 out:
7328         return ld_moved;
7329 }
7330
7331 static inline unsigned long
7332 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7333 {
7334         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7335
7336         if (cpu_busy)
7337                 interval *= sd->busy_factor;
7338
7339         /* scale ms to jiffies */
7340         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7341         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7342
7343         return interval;
7344 }
7345
7346 static inline void
7347 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7348 {
7349         unsigned long interval, next;
7350
7351         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7352         next = sd->last_balance + interval;
7353
7354         if (time_after(*next_balance, next))
7355                 *next_balance = next;
7356 }
7357
7358 /*
7359  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7360  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7361  */
7362 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7363 {
7364         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7365         int this_cpu = this_rq->cpu;
7366         struct sched_domain *sd;
7367         int pulled_task = 0;
7368         u64 curr_cost = 0;
7369
7370         idle_enter_fair(this_rq);
7371
7372         /*
7373          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7374          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7375          */
7376         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7377
7378         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7379             !this_rq->rd->overload) {
7380                 rcu_read_lock();
7381                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7382                 if (sd)
7383                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7384                 rcu_read_unlock();
7385
7386                 goto out;
7387         }
7388
7389         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7390
7391         update_blocked_averages(this_cpu);
7392         rcu_read_lock();
7393         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7394                 int continue_balancing = 1;
7395                 u64 t0, domain_cost;
7396
7397                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7398                         continue;
7399
7400                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7401                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7402                         break;
7403                 }
7404
7405                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7406                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7407
7408                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7409                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7410                                                    &continue_balancing);
7411
7412                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7413                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7414                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7415
7416                         curr_cost += domain_cost;
7417                 }
7418
7419                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7420
7421                 /*
7422                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7423                  * now runnable tasks on this rq.
7424                  */
7425                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7426                         break;
7427         }
7428         rcu_read_unlock();
7429
7430         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7431
7432         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7433                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7434
7435         /*
7436          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7437          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7438          * pretend we pulled a task.
7439          */
7440         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7441                 pulled_task = 1;
7442
7443 out:
7444         /* Move the next balance forward */
7445         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7446                 this_rq->next_balance = next_balance;
7447
7448         /* Is there a task of a high priority class? */
7449         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7450                 pulled_task = -1;
7451
7452         if (pulled_task) {
7453                 idle_exit_fair(this_rq);
7454                 this_rq->idle_stamp = 0;
7455         }
7456
7457         return pulled_task;
7458 }
7459
7460 /*
7461  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7462  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7463  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7464  * avoids physical / logical imbalances.
7465  */
7466 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7467 {
7468         struct rq *busiest_rq = data;
7469         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7470         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7471         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7472         struct sched_domain *sd;
7473         struct task_struct *p = NULL;
7474
7475         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7476
7477         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7478         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7479                      !busiest_rq->active_balance))
7480                 goto out_unlock;
7481
7482         /* Is there any task to move? */
7483         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7484                 goto out_unlock;
7485
7486         /*
7487          * This condition is "impossible", if it occurs
7488          * we need to fix it. Originally reported by
7489          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7490          */
7491         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7492
7493         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7494         rcu_read_lock();
7495         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7496                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7497                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7498                                 break;
7499         }
7500
7501         if (likely(sd)) {
7502                 struct lb_env env = {
7503                         .sd             = sd,
7504                         .dst_cpu        = target_cpu,
7505                         .dst_rq         = target_rq,
7506                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7507                         .src_rq         = busiest_rq,
7508                         .idle           = CPU_IDLE,
7509                 };
7510
7511                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7512
7513                 p = detach_one_task(&env);
7514                 if (p)
7515                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7516                 else
7517                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7518         }
7519         rcu_read_unlock();
7520 out_unlock:
7521         busiest_rq->active_balance = 0;
7522         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7523
7524         if (p)
7525                 attach_one_task(target_rq, p);
7526
7527         local_irq_enable();
7528
7529         return 0;
7530 }
7531
7532 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7533 {
7534         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7535 }
7536
7537 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7538 /*
7539  * idle load balancing details
7540  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7541  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7542  *   load balancing for all the idle CPUs.
7543  */
7544 static struct {
7545         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7546         atomic_t nr_cpus;
7547         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7548 } nohz ____cacheline_aligned;
7549
7550 static inline int find_new_ilb(void)
7551 {
7552         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7553
7554         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7555                 return ilb;
7556
7557         return nr_cpu_ids;
7558 }
7559
7560 /*
7561  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7562  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7563  * CPU (if there is one).
7564  */
7565 static void nohz_balancer_kick(void)
7566 {
7567         int ilb_cpu;
7568
7569         nohz.next_balance++;
7570
7571         ilb_cpu = find_new_ilb();
7572
7573         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7574                 return;
7575
7576         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7577                 return;
7578         /*
7579          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7580          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7581          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7582          * will be run before returning from the IPI.
7583          */
7584         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7585         return;
7586 }
7587
7588 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7589 {
7590         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7591                 /*
7592                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7593                  */
7594                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7595                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7596                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7597                 }
7598                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7599         }
7600 }
7601
7602 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7603 {
7604         struct sched_domain *sd;
7605         int cpu = smp_processor_id();
7606
7607         rcu_read_lock();
7608         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7609
7610         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7611                 goto unlock;
7612         sd->nohz_idle = 0;
7613
7614         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7615 unlock:
7616         rcu_read_unlock();
7617 }
7618
7619 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7620 {
7621         struct sched_domain *sd;
7622         int cpu = smp_processor_id();
7623
7624         rcu_read_lock();
7625         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7626
7627         if (!sd || sd->nohz_idle)
7628                 goto unlock;
7629         sd->nohz_idle = 1;
7630
7631         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7632 unlock:
7633         rcu_read_unlock();
7634 }
7635
7636 /*
7637  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7638  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7639  */
7640 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7641 {
7642         /*
7643          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7644          */
7645         if (!cpu_active(cpu))
7646                 return;
7647
7648         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7649                 return;
7650
7651         /*
7652          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7653          */
7654         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7655                 return;
7656
7657         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7658         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7659         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7660 }
7661
7662 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7663                                         unsigned long action, void *hcpu)
7664 {
7665         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7666         case CPU_DYING:
7667                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7668                 return NOTIFY_OK;
7669         default:
7670                 return NOTIFY_DONE;
7671         }
7672 }
7673 #endif
7674
7675 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7676
7677 /*
7678  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7679  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7680  */
7681 void update_max_interval(void)
7682 {
7683         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7684 }
7685
7686 /*
7687  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7688  * and initiates a balancing operation if so.
7689  *
7690  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7691  */
7692 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7693 {
7694         int continue_balancing = 1;
7695         int cpu = rq->cpu;
7696         unsigned long interval;
7697         struct sched_domain *sd;
7698         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7699         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7700         int update_next_balance = 0;
7701         int need_serialize, need_decay = 0;
7702         u64 max_cost = 0;
7703
7704         update_blocked_averages(cpu);
7705
7706         rcu_read_lock();
7707         for_each_domain(cpu, sd) {
7708                 /*
7709                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7710                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7711                  */
7712                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7713                         sd->max_newidle_lb_cost =
7714                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7715                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7716                         need_decay = 1;
7717                 }
7718                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7719
7720                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7721                         continue;
7722
7723                 /*
7724                  * Stop the load balance at this level. There is another
7725                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7726                  * actively.
7727                  */
7728                 if (!continue_balancing) {
7729                         if (need_decay)
7730                                 continue;
7731                         break;
7732                 }
7733
7734                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7735
7736                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7737                 if (need_serialize) {
7738                         if (!spin_trylock(&balancing))
7739                                 goto out;
7740                 }
7741
7742                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7743                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7744                                 /*
7745                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7746                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7747                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7748                                  */
7749                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7750                         }
7751                         sd->last_balance = jiffies;
7752                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7753                 }
7754                 if (need_serialize)
7755                         spin_unlock(&balancing);
7756 out:
7757                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7758                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7759                         update_next_balance = 1;
7760                 }
7761         }
7762         if (need_decay) {
7763                 /*
7764                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7765                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7766                  */
7767                 rq->max_idle_balance_cost =
7768                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7769         }
7770         rcu_read_unlock();
7771
7772         /*
7773          * next_balance will be updated only when there is a need.
7774          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7775          * updated.
7776          */
7777         if (likely(update_next_balance)) {
7778                 rq->next_balance = next_balance;
7779
7780 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7781                 /*
7782                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7783                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7784                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7785                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7786                  * balance for itself and we need to update the
7787                  * nohz.next_balance accordingly.
7788                  */
7789                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7790                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7791 #endif
7792         }
7793 }
7794
7795 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7796 /*
7797  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7798  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7799  */
7800 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7801 {
7802         int this_cpu = this_rq->cpu;
7803         struct rq *rq;
7804         int balance_cpu;
7805         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7806         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7807         int update_next_balance = 0;
7808
7809         if (idle != CPU_IDLE ||
7810             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7811                 goto end;
7812
7813         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7814                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7815                         continue;
7816
7817                 /*
7818                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7819                  * work being done for other cpus. Next load
7820                  * balancing owner will pick it up.
7821                  */
7822                 if (need_resched())
7823                         break;
7824
7825                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7826
7827                 /*
7828                  * If time for next balance is due,
7829                  * do the balance.
7830                  */
7831                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7832                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7833                         update_rq_clock(rq);
7834                         update_idle_cpu_load(rq);
7835                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7836                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7837                 }
7838
7839                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7840                         next_balance = rq->next_balance;
7841                         update_next_balance = 1;
7842                 }
7843         }
7844
7845         /*
7846          * next_balance will be updated only when there is a need.
7847          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7848          * updated.
7849          */
7850         if (likely(update_next_balance))
7851                 nohz.next_balance = next_balance;
7852 end:
7853         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7854 }
7855
7856 /*
7857  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7858  * of an idle cpu in the system.
7859  *   - This rq has more than one task.
7860  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7861  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7862  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7863  *     multiple busy cpu.
7864  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7865  *     domain span are idle.
7866  */
7867 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7868 {
7869         unsigned long now = jiffies;
7870         struct sched_domain *sd;
7871         struct sched_group_capacity *sgc;
7872         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7873         bool kick = false;
7874
7875         if (unlikely(rq->idle_balance))
7876                 return false;
7877
7878        /*
7879         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7880         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7881         */
7882         set_cpu_sd_state_busy();
7883         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7884
7885         /*
7886          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7887          * balancing.
7888          */
7889         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7890                 return false;
7891
7892         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7893                 return false;
7894
7895         if (rq->nr_running >= 2)
7896                 return true;
7897
7898         rcu_read_lock();
7899         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7900         if (sd) {
7901                 sgc = sd->groups->sgc;
7902                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7903
7904                 if (nr_busy > 1) {
7905                         kick = true;
7906                         goto unlock;
7907                 }
7908
7909         }
7910
7911         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7912         if (sd) {
7913                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7914                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7915                         kick = true;
7916                         goto unlock;
7917                 }
7918         }
7919
7920         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7921         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7922                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7923                 kick = true;
7924                 goto unlock;
7925         }
7926
7927 unlock:
7928         rcu_read_unlock();
7929         return kick;
7930 }
7931 #else
7932 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7933 #endif
7934
7935 /*
7936  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7937  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7938  */
7939 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7940 {
7941         struct rq *this_rq = this_rq();
7942         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7943                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7944
7945         /*
7946          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7947          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7948          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7949          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7950          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7951          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7952          */
7953         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7954         rebalance_domains(this_rq, idle);
7955 }
7956
7957 /*
7958  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7959  */
7960 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7961 {
7962         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7963         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7964                 return;
7965
7966         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7967                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7968 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7969         if (nohz_kick_needed(rq))
7970                 nohz_balancer_kick();
7971 #endif
7972 }
7973
7974 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7975 {
7976         update_sysctl();
7977
7978         update_runtime_enabled(rq);
7979 }
7980
7981 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7982 {
7983         update_sysctl();
7984
7985         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7986         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7987 }
7988
7989 #endif /* CONFIG_SMP */
7990
7991 /*
7992  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7993  */
7994 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7995 {
7996         struct cfs_rq *cfs_rq;
7997         struct sched_entity *se = &curr->se;
7998
7999         for_each_sched_entity(se) {
8000                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8001                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8002         }
8003
8004         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8005                 task_tick_numa(rq, curr);
8006 }
8007
8008 /*
8009  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8010  *  - child not yet on the tasklist
8011  *  - preemption disabled
8012  */
8013 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8014 {
8015         struct cfs_rq *cfs_rq;
8016         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8017         int this_cpu = smp_processor_id();
8018         struct rq *rq = this_rq();
8019         unsigned long flags;
8020
8021         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8022
8023         update_rq_clock(rq);
8024
8025         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8026         curr = cfs_rq->curr;
8027
8028         /*
8029          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8030          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8031          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8032          * of child point to valid ones.
8033          */
8034         rcu_read_lock();
8035         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8036         rcu_read_unlock();
8037
8038         update_curr(cfs_rq);
8039
8040         if (curr)
8041                 se->vruntime = curr->vruntime;
8042         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8043
8044         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8045                 /*
8046                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8047                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8048                  */
8049                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8050                 resched_curr(rq);
8051         }
8052
8053         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8054
8055         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8056 }
8057
8058 /*
8059  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8060  * the current task.
8061  */
8062 static void
8063 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8064 {
8065         if (!task_on_rq_queued(p))
8066                 return;
8067
8068         /*
8069          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8070          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8071          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8072          */
8073         if (rq->curr == p) {
8074                 if (p->prio > oldprio)
8075                         resched_curr(rq);
8076         } else
8077                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8078 }
8079
8080 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8081 {
8082         struct sched_entity *se = &p->se;
8083
8084         /*
8085          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8086          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8087          * vruntime.
8088          */
8089         if (p->on_rq)
8090                 return true;
8091
8092         /*
8093          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8094          * But there are some cases where it has already been normalized:
8095          *
8096          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8097          *   wake_up_new_task().
8098          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8099          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8100          */
8101         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8102                 return true;
8103
8104         return false;
8105 }
8106
8107 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8108 {
8109         struct sched_entity *se = &p->se;
8110         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8111
8112         if (!vruntime_normalized(p)) {
8113                 /*
8114                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8115                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8116                  */
8117                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8118                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8119         }
8120
8121         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8122         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8123 }
8124
8125 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8126 {
8127         struct sched_entity *se = &p->se;
8128         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8129
8130 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8131         /*
8132          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8133          * class maintain depth value), reset depth properly.
8134          */
8135         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8136 #endif
8137
8138         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8139         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8140
8141         if (!vruntime_normalized(p))
8142                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8143 }
8144
8145 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8146 {
8147         detach_task_cfs_rq(p);
8148 }
8149
8150 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8151 {
8152         attach_task_cfs_rq(p);
8153
8154         if (task_on_rq_queued(p)) {
8155                 /*
8156                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8157                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8158                  * if we can still preempt the current task.
8159                  */
8160                 if (rq->curr == p)
8161                         resched_curr(rq);
8162                 else
8163                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8164         }
8165 }
8166
8167 /* Account for a task changing its policy or group.
8168  *
8169  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8170  * migrates between groups/classes.
8171  */
8172 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8173 {
8174         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8175
8176         for_each_sched_entity(se) {
8177                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8178
8179                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8180                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8181                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8182         }
8183 }
8184
8185 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8186 {
8187         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8188         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8189 #ifndef CONFIG_64BIT
8190         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8191 #endif
8192 #ifdef CONFIG_SMP
8193         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8194         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8195 #endif
8196 }
8197
8198 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8199 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8200 {
8201         detach_task_cfs_rq(p);
8202         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8203
8204 #ifdef CONFIG_SMP
8205         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8206         p->se.avg.last_update_time = 0;
8207 #endif
8208         attach_task_cfs_rq(p);
8209 }
8210
8211 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8212 {
8213         int i;
8214
8215         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8216
8217         for_each_possible_cpu(i) {
8218                 if (tg->cfs_rq)
8219                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8220                 if (tg->se)
8221                         kfree(tg->se[i]);
8222         }
8223
8224         kfree(tg->cfs_rq);
8225         kfree(tg->se);
8226 }
8227
8228 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8229 {
8230         struct cfs_rq *cfs_rq;
8231         struct sched_entity *se;
8232         int i;
8233
8234         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8235         if (!tg->cfs_rq)
8236                 goto err;
8237         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8238         if (!tg->se)
8239                 goto err;
8240
8241         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8242
8243         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8244
8245         for_each_possible_cpu(i) {
8246                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8247                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8248                 if (!cfs_rq)
8249                         goto err;
8250
8251                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8252                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8253                 if (!se)
8254                         goto err_free_rq;
8255
8256                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8257                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8258                 init_entity_runnable_average(se);
8259         }
8260
8261         return 1;
8262
8263 err_free_rq:
8264         kfree(cfs_rq);
8265 err:
8266         return 0;
8267 }
8268
8269 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8270 {
8271         unsigned long flags;
8272         struct rq *rq;
8273         int cpu;
8274
8275         for_each_possible_cpu(cpu) {
8276                 if (tg->se[cpu])
8277                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8278
8279                 /*
8280                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8281                  * check on_list without danger of it being re-added.
8282                  */
8283                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8284                         continue;
8285
8286                 rq = cpu_rq(cpu);
8287
8288                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8289                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8290                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8291         }
8292 }
8293
8294 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8295                         struct sched_entity *se, int cpu,
8296                         struct sched_entity *parent)
8297 {
8298         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8299
8300         cfs_rq->tg = tg;
8301         cfs_rq->rq = rq;
8302         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8303
8304         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8305         tg->se[cpu] = se;
8306
8307         /* se could be NULL for root_task_group */
8308         if (!se)
8309                 return;
8310
8311         if (!parent) {
8312                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8313                 se->depth = 0;
8314         } else {
8315                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8316                 se->depth = parent->depth + 1;
8317         }
8318
8319         se->my_q = cfs_rq;
8320         /* guarantee group entities always have weight */
8321         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8322         se->parent = parent;
8323 }
8324
8325 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8326
8327 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8328 {
8329         int i;
8330         unsigned long flags;
8331
8332         /*
8333          * We can't change the weight of the root cgroup.
8334          */
8335         if (!tg->se[0])
8336                 return -EINVAL;
8337
8338         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8339
8340         mutex_lock(&shares_mutex);
8341         if (tg->shares == shares)
8342                 goto done;
8343
8344         tg->shares = shares;
8345         for_each_possible_cpu(i) {
8346                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8347                 struct sched_entity *se;
8348
8349                 se = tg->se[i];
8350                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8351                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8352
8353                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8354                 update_rq_clock(rq);
8355                 for_each_sched_entity(se)
8356                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8357                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8358         }
8359
8360 done:
8361         mutex_unlock(&shares_mutex);
8362         return 0;
8363 }
8364 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8365
8366 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8367
8368 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8369 {
8370         return 1;
8371 }
8372
8373 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8374
8375 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8376
8377
8378 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8379 {
8380         struct sched_entity *se = &task->se;
8381         unsigned int rr_interval = 0;
8382
8383         /*
8384          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8385          * idle runqueue:
8386          */
8387         if (rq->cfs.load.weight)
8388                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8389
8390         return rr_interval;
8391 }
8392
8393 /*
8394  * All the scheduling class methods:
8395  */
8396 const struct sched_class fair_sched_class = {
8397         .next                   = &idle_sched_class,
8398         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8399         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8400         .yield_task             = yield_task_fair,
8401         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8402
8403         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8404
8405         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8406         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8407
8408 #ifdef CONFIG_SMP
8409         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8410         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8411
8412         .rq_online              = rq_online_fair,
8413         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8414
8415         .task_waking            = task_waking_fair,
8416         .task_dead              = task_dead_fair,
8417         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8418 #endif
8419
8420         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8421         .task_tick              = task_tick_fair,
8422         .task_fork              = task_fork_fair,
8423
8424         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8425         .switched_from          = switched_from_fair,
8426         .switched_to            = switched_to_fair,
8427
8428         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8429
8430         .update_curr            = update_curr_fair,
8431
8432 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8433         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8434 #endif
8435 };
8436
8437 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8438 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8439 {
8440         struct cfs_rq *cfs_rq;
8441
8442         rcu_read_lock();
8443         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8444                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8445         rcu_read_unlock();
8446 }
8447
8448 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8449 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8450 {
8451         int node;
8452         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8453
8454         for_each_online_node(node) {
8455                 if (p->numa_faults) {
8456                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8457                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8458                 }
8459                 if (p->numa_group) {
8460                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8461                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8462                 }
8463                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8464         }
8465 }
8466 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8467 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8468
8469 __init void init_sched_fair_class(void)
8470 {
8471 #ifdef CONFIG_SMP
8472         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8473
8474 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8475         nohz.next_balance = jiffies;
8476         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8477         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8478 #endif
8479 #endif /* SMP */
8480
8481 }