Merge tag 'v3.17-rc4' into sched/core, to prevent conflicts with upcoming patches...
[linux-drm-fsl-dcu.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 <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #define WMULT_CONST     (~0U)
182 #define WMULT_SHIFT     32
183
184 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
185 {
186         unsigned long w;
187
188         if (likely(lw->inv_weight))
189                 return;
190
191         w = scale_load_down(lw->weight);
192
193         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
194                 lw->inv_weight = 1;
195         else if (unlikely(!w))
196                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
197         else
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
199 }
200
201 /*
202  * delta_exec * weight / lw.weight
203  *   OR
204  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
205  *
206  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
207  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
208  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
209  *
210  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
211  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
212  */
213 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
214 {
215         u64 fact = scale_load_down(weight);
216         int shift = WMULT_SHIFT;
217
218         __update_inv_weight(lw);
219
220         if (unlikely(fact >> 32)) {
221                 while (fact >> 32) {
222                         fact >>= 1;
223                         shift--;
224                 }
225         }
226
227         /* hint to use a 32x32->64 mul */
228         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
229
230         while (fact >> 32) {
231                 fact >>= 1;
232                 shift--;
233         }
234
235         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
236 }
237
238
239 const struct sched_class fair_sched_class;
240
241 /**************************************************************
242  * CFS operations on generic schedulable entities:
243  */
244
245 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
246
247 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
248 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
249 {
250         return cfs_rq->rq;
251 }
252
253 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
254 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
255
256 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
257 {
258 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
259         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
260 #endif
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
286                                        int force_update);
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 /*
292                  * Ensure we either appear before our parent (if already
293                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
294                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
295                  * reduces this to two cases.
296                  */
297                 if (cfs_rq->tg->parent &&
298                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
299                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
300                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
301                 } else {
302                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
303                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
304                 }
305
306                 cfs_rq->on_list = 1;
307                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
308                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline struct cfs_rq *
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return se->cfs_rq;
330
331         return NULL;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 static void
340 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
341 {
342         int se_depth, pse_depth;
343
344         /*
345          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
346          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
347          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
348          * parent.
349          */
350
351         /* First walk up until both entities are at same depth */
352         se_depth = (*se)->depth;
353         pse_depth = (*pse)->depth;
354
355         while (se_depth > pse_depth) {
356                 se_depth--;
357                 *se = parent_entity(*se);
358         }
359
360         while (pse_depth > se_depth) {
361                 pse_depth--;
362                 *pse = parent_entity(*pse);
363         }
364
365         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
366                 *se = parent_entity(*se);
367                 *pse = parent_entity(*pse);
368         }
369 }
370
371 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
372
373 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
374 {
375         return container_of(se, struct task_struct, se);
376 }
377
378 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
379 {
380         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
381 }
382
383 #define entity_is_task(se)      1
384
385 #define for_each_sched_entity(se) \
386                 for (; se; se = NULL)
387
388 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
389 {
390         return &task_rq(p)->cfs;
391 }
392
393 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
394 {
395         struct task_struct *p = task_of(se);
396         struct rq *rq = task_rq(p);
397
398         return &rq->cfs;
399 }
400
401 /* runqueue "owned" by this group */
402 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
403 {
404         return NULL;
405 }
406
407 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
412 {
413 }
414
415 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
416                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
417
418 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
419 {
420         return NULL;
421 }
422
423 static inline void
424 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
425 {
426 }
427
428 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
429
430 static __always_inline
431 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
432
433 /**************************************************************
434  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
435  */
436
437 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
438 {
439         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
440         if (delta > 0)
441                 max_vruntime = vruntime;
442
443         return max_vruntime;
444 }
445
446 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
447 {
448         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
449         if (delta < 0)
450                 min_vruntime = vruntime;
451
452         return min_vruntime;
453 }
454
455 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
456                                 struct sched_entity *b)
457 {
458         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
459 }
460
461 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
464
465         if (cfs_rq->curr)
466                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
467
468         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
469                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
470                                                    struct sched_entity,
471                                                    run_node);
472
473                 if (!cfs_rq->curr)
474                         vruntime = se->vruntime;
475                 else
476                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
477         }
478
479         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
480         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
481 #ifndef CONFIG_64BIT
482         smp_wmb();
483         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
484 #endif
485 }
486
487 /*
488  * Enqueue an entity into the rb-tree:
489  */
490 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
491 {
492         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
493         struct rb_node *parent = NULL;
494         struct sched_entity *entry;
495         int leftmost = 1;
496
497         /*
498          * Find the right place in the rbtree:
499          */
500         while (*link) {
501                 parent = *link;
502                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
503                 /*
504                  * We dont care about collisions. Nodes with
505                  * the same key stay together.
506                  */
507                 if (entity_before(se, entry)) {
508                         link = &parent->rb_left;
509                 } else {
510                         link = &parent->rb_right;
511                         leftmost = 0;
512                 }
513         }
514
515         /*
516          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
517          * used):
518          */
519         if (leftmost)
520                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
521
522         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
523         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
524 }
525
526 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
527 {
528         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
529                 struct rb_node *next_node;
530
531                 next_node = rb_next(&se->run_node);
532                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
533         }
534
535         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
536 }
537
538 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
539 {
540         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
541
542         if (!left)
543                 return NULL;
544
545         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
546 }
547
548 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
551
552         if (!next)
553                 return NULL;
554
555         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
556 }
557
558 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
559 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
560 {
561         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
562
563         if (!last)
564                 return NULL;
565
566         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
567 }
568
569 /**************************************************************
570  * Scheduling class statistics methods:
571  */
572
573 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
574                 void __user *buffer, size_t *lenp,
575                 loff_t *ppos)
576 {
577         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
578         int factor = get_update_sysctl_factor();
579
580         if (ret || !write)
581                 return ret;
582
583         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
584                                         sysctl_sched_min_granularity);
585
586 #define WRT_SYSCTL(name) \
587         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
588         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
589         WRT_SYSCTL(sched_latency);
590         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
591 #undef WRT_SYSCTL
592
593         return 0;
594 }
595 #endif
596
597 /*
598  * delta /= w
599  */
600 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
601 {
602         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
603                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
604
605         return delta;
606 }
607
608 /*
609  * The idea is to set a period in which each task runs once.
610  *
611  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
612  * this period because otherwise the slices get too small.
613  *
614  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
615  */
616 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
617 {
618         u64 period = sysctl_sched_latency;
619         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
620
621         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
622                 period = sysctl_sched_min_granularity;
623                 period *= nr_running;
624         }
625
626         return period;
627 }
628
629 /*
630  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
631  * proportional to the weight.
632  *
633  * s = p*P[w/rw]
634  */
635 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
636 {
637         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
638
639         for_each_sched_entity(se) {
640                 struct load_weight *load;
641                 struct load_weight lw;
642
643                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
644                 load = &cfs_rq->load;
645
646                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
647                         lw = cfs_rq->load;
648
649                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
650                         load = &lw;
651                 }
652                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
653         }
654         return slice;
655 }
656
657 /*
658  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
659  *
660  * vs = s/w
661  */
662 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
663 {
664         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
665 }
666
667 #ifdef CONFIG_SMP
668 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
669
670 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
671
672 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
674 {
675         u32 slice;
676
677         p->se.avg.decay_count = 0;
678         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
679         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
680         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
681         __update_task_entity_contrib(&p->se);
682 }
683 #else
684 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
685 {
686 }
687 #endif
688
689 /*
690  * Update the current task's runtime statistics.
691  */
692 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
693 {
694         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
695         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
696         u64 delta_exec;
697
698         if (unlikely(!curr))
699                 return;
700
701         delta_exec = now - curr->exec_start;
702         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
703                 return;
704
705         curr->exec_start = now;
706
707         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
708                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
709
710         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
711         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
712
713         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
714         update_min_vruntime(cfs_rq);
715
716         if (entity_is_task(curr)) {
717                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
718
719                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
720                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
721                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
722         }
723
724         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
725 }
726
727 static inline void
728 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
729 {
730         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
731 }
732
733 /*
734  * Task is being enqueued - update stats:
735  */
736 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
737 {
738         /*
739          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
740          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
741          */
742         if (se != cfs_rq->curr)
743                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
744 }
745
746 static void
747 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
748 {
749         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
750                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
751         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
752         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
753                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
754 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
755         if (entity_is_task(se)) {
756                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
757                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
758         }
759 #endif
760         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
761 }
762
763 static inline void
764 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
765 {
766         /*
767          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
768          * waiting task:
769          */
770         if (se != cfs_rq->curr)
771                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
772 }
773
774 /*
775  * We are picking a new current task - update its stats:
776  */
777 static inline void
778 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
779 {
780         /*
781          * We are starting a new run period:
782          */
783         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
784 }
785
786 /**************************************************
787  * Scheduling class queueing methods:
788  */
789
790 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
791 /*
792  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
793  * calculated based on the tasks virtual memory size and
794  * numa_balancing_scan_size.
795  */
796 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
797 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
798
799 /* Portion of address space to scan in MB */
800 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
801
802 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
803 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
804
805 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
806 {
807         unsigned long rss = 0;
808         unsigned long nr_scan_pages;
809
810         /*
811          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
812          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
813          * on resident pages
814          */
815         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
816         rss = get_mm_rss(p->mm);
817         if (!rss)
818                 rss = nr_scan_pages;
819
820         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
821         return rss / nr_scan_pages;
822 }
823
824 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
825 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
826
827 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
828 {
829         unsigned int scan, floor;
830         unsigned int windows = 1;
831
832         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
833                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
834         floor = 1000 / windows;
835
836         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
837         return max_t(unsigned int, floor, scan);
838 }
839
840 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int smin = task_scan_min(p);
843         unsigned int smax;
844
845         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
846         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
847         return max(smin, smax);
848 }
849
850 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
851 {
852         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
853         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
854 }
855
856 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
857 {
858         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
859         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
860 }
861
862 struct numa_group {
863         atomic_t refcount;
864
865         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
866         int nr_tasks;
867         pid_t gid;
868         struct list_head task_list;
869
870         struct rcu_head rcu;
871         nodemask_t active_nodes;
872         unsigned long total_faults;
873         /*
874          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
875          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
876          * more by CPU use than by memory faults.
877          */
878         unsigned long *faults_cpu;
879         unsigned long faults[0];
880 };
881
882 /* Shared or private faults. */
883 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
884
885 /* Memory and CPU locality */
886 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
887
888 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
889 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
890
891 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
892 {
893         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
894 }
895
896 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
897 {
898         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * nid + priv;
899 }
900
901 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
902 {
903         if (!p->numa_faults_memory)
904                 return 0;
905
906         return p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 0)] +
907                 p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 1)];
908 }
909
910 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
911 {
912         if (!p->numa_group)
913                 return 0;
914
915         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
916                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
917 }
918
919 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
920 {
921         return group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 0)] +
922                 group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 1)];
923 }
924
925 /*
926  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
927  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
928  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
929  * evenly spread out between numa nodes.
930  */
931 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         unsigned long total_faults;
934
935         if (!p->numa_faults_memory)
936                 return 0;
937
938         total_faults = p->total_numa_faults;
939
940         if (!total_faults)
941                 return 0;
942
943         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
944 }
945
946 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
947 {
948         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
949                 return 0;
950
951         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
952 }
953
954 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
955                                 int src_nid, int dst_cpu)
956 {
957         struct numa_group *ng = p->numa_group;
958         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
959         int last_cpupid, this_cpupid;
960
961         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
962
963         /*
964          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
965          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
966          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
967          *
968          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
969          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
970          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
971          *
972          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
973          * same result twice in a row, given these samples are fully
974          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
975          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
976          *
977          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
978          * act on an unlikely task<->page relation.
979          */
980         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
981         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
982                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
983                 return false;
984
985         /* Always allow migrate on private faults */
986         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
987                 return true;
988
989         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
990         if (!ng)
991                 return true;
992
993         /*
994          * Do not migrate if the destination is not a node that
995          * is actively used by this numa group.
996          */
997         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
998                 return false;
999
1000         /*
1001          * Source is a node that is not actively used by this
1002          * numa group, while the destination is. Migrate.
1003          */
1004         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1005                 return true;
1006
1007         /*
1008          * Both source and destination are nodes in active
1009          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1010          * by migrating from more heavily used groups, to less
1011          * heavily used ones, spreading the load around.
1012          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1013          */
1014         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1015 }
1016
1017 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1018 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1019 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1020 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1021 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1022
1023 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1024 struct numa_stats {
1025         unsigned long nr_running;
1026         unsigned long load;
1027
1028         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1029         unsigned long compute_capacity;
1030
1031         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1032         unsigned long task_capacity;
1033         int has_free_capacity;
1034 };
1035
1036 /*
1037  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1038  */
1039 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1040 {
1041         int smt, cpu, cpus = 0;
1042         unsigned long capacity;
1043
1044         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1045         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1046                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1047
1048                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1049                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1050                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1051
1052                 cpus++;
1053         }
1054
1055         /*
1056          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1057          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1058          * not find this node attractive.
1059          *
1060          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1061          * imbalance and bail there.
1062          */
1063         if (!cpus)
1064                 return;
1065
1066         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1067         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1068         capacity = cpus / smt; /* cores */
1069
1070         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1071                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1072         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1073 }
1074
1075 struct task_numa_env {
1076         struct task_struct *p;
1077
1078         int src_cpu, src_nid;
1079         int dst_cpu, dst_nid;
1080
1081         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1082
1083         int imbalance_pct;
1084
1085         struct task_struct *best_task;
1086         long best_imp;
1087         int best_cpu;
1088 };
1089
1090 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1091                              struct task_struct *p, long imp)
1092 {
1093         if (env->best_task)
1094                 put_task_struct(env->best_task);
1095         if (p)
1096                 get_task_struct(p);
1097
1098         env->best_task = p;
1099         env->best_imp = imp;
1100         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1101 }
1102
1103 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1104                                 struct task_numa_env *env)
1105 {
1106         long imb, old_imb;
1107         long orig_src_load, orig_dst_load;
1108         long src_capacity, dst_capacity;
1109
1110         /*
1111          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1112          *
1113          * src_load        dst_load
1114          * ------------ vs ---------
1115          * src_capacity    dst_capacity
1116          */
1117         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1118         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1119
1120         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1121         if (dst_load < src_load)
1122                 swap(dst_load, src_load);
1123
1124         /* Is the difference below the threshold? */
1125         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1126               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1127         if (imb <= 0)
1128                 return false;
1129
1130         /*
1131          * The imbalance is above the allowed threshold.
1132          * Compare it with the old imbalance.
1133          */
1134         orig_src_load = env->src_stats.load;
1135         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1136
1137         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1138                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1139
1140         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1141                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1142
1143         /* Would this change make things worse? */
1144         return (imb > old_imb);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1149  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1150  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1151  * be exchanged with the source task
1152  */
1153 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1154                               long taskimp, long groupimp)
1155 {
1156         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1157         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1158         struct task_struct *cur;
1159         long src_load, dst_load;
1160         long load;
1161         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1162         long moveimp = imp;
1163
1164         rcu_read_lock();
1165         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1166         if (cur->pid == 0) /* idle */
1167                 cur = NULL;
1168
1169         /*
1170          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1171          * source and destination node. Calculate the total differential for
1172          * the source task and potential destination task. The more negative
1173          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1174          * be incurred if the tasks were swapped.
1175          */
1176         if (cur) {
1177                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1178                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1179                         goto unlock;
1180
1181                 /*
1182                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1183                  * in any group then look only at task weights.
1184                  */
1185                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1186                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1187                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1188                         /*
1189                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1190                          * tasks within a group over tiny differences.
1191                          */
1192                         if (cur->numa_group)
1193                                 imp -= imp/16;
1194                 } else {
1195                         /*
1196                          * Compare the group weights. If a task is all by
1197                          * itself (not part of a group), use the task weight
1198                          * instead.
1199                          */
1200                         if (cur->numa_group)
1201                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1202                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1203                         else
1204                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1205                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1206                 }
1207         }
1208
1209         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1210                 goto unlock;
1211
1212         if (!cur) {
1213                 /* Is there capacity at our destination? */
1214                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1215                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1216                         goto unlock;
1217
1218                 goto balance;
1219         }
1220
1221         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1222         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1223                         dst_rq->nr_running == 1)
1224                 goto assign;
1225
1226         /*
1227          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1228          */
1229 balance:
1230         load = task_h_load(env->p);
1231         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1232         src_load = env->src_stats.load - load;
1233
1234         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1235                 /*
1236                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1237                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1238                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1239                  * so an actually idle CPU will win.
1240                  */
1241                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1242                         imp = moveimp - 1;
1243                         cur = NULL;
1244                         goto assign;
1245                 }
1246         }
1247
1248         if (imp <= env->best_imp)
1249                 goto unlock;
1250
1251         if (cur) {
1252                 load = task_h_load(cur);
1253                 dst_load -= load;
1254                 src_load += load;
1255         }
1256
1257         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1258                 goto unlock;
1259
1260 assign:
1261         task_numa_assign(env, cur, imp);
1262 unlock:
1263         rcu_read_unlock();
1264 }
1265
1266 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1267                                 long taskimp, long groupimp)
1268 {
1269         int cpu;
1270
1271         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1272                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1273                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1274                         continue;
1275
1276                 env->dst_cpu = cpu;
1277                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1278         }
1279 }
1280
1281 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1282 {
1283         struct task_numa_env env = {
1284                 .p = p,
1285
1286                 .src_cpu = task_cpu(p),
1287                 .src_nid = task_node(p),
1288
1289                 .imbalance_pct = 112,
1290
1291                 .best_task = NULL,
1292                 .best_imp = 0,
1293                 .best_cpu = -1
1294         };
1295         struct sched_domain *sd;
1296         unsigned long taskweight, groupweight;
1297         int nid, ret;
1298         long taskimp, groupimp;
1299
1300         /*
1301          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1302          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1303          *
1304          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1305          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1306          * to satisfy here.
1307          */
1308         rcu_read_lock();
1309         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1310         if (sd)
1311                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1312         rcu_read_unlock();
1313
1314         /*
1315          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1316          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1317          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1318          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1319          */
1320         if (unlikely(!sd)) {
1321                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1322                 return -EINVAL;
1323         }
1324
1325         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1326         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1327         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1328         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1329         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1330         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1331         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1332
1333         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1334         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1335
1336         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1337         if (env.best_cpu == -1) {
1338                 for_each_online_node(nid) {
1339                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1340                                 continue;
1341
1342                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1343                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1344                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1345                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1346                                 continue;
1347
1348                         env.dst_nid = nid;
1349                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1350                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1351                 }
1352         }
1353
1354         /*
1355          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1356          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1357          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1358          * settle down.
1359          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1360          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1361          */
1362         if (p->numa_group) {
1363                 if (env.best_cpu == -1)
1364                         nid = env.src_nid;
1365                 else
1366                         nid = env.dst_nid;
1367
1368                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1369                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1370         }
1371
1372         /* No better CPU than the current one was found. */
1373         if (env.best_cpu == -1)
1374                 return -EAGAIN;
1375
1376         /*
1377          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1378          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1379          */
1380         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1381
1382         if (env.best_task == NULL) {
1383                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1384                 if (ret != 0)
1385                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1386                 return ret;
1387         }
1388
1389         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1390         if (ret != 0)
1391                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1392         put_task_struct(env.best_task);
1393         return ret;
1394 }
1395
1396 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1397 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1398 {
1399         unsigned long interval = HZ;
1400
1401         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1402         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults_memory))
1403                 return;
1404
1405         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1406         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1407         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1408
1409         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1410         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1411                 return;
1412
1413         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1414         task_numa_migrate(p);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1419  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1420  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1421  * located.
1422  *
1423  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1424  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1425  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1426  * only removed when they drop below 3/16.
1427  */
1428 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1429 {
1430         unsigned long faults, max_faults = 0;
1431         int nid;
1432
1433         for_each_online_node(nid) {
1434                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1435                 if (faults > max_faults)
1436                         max_faults = faults;
1437         }
1438
1439         for_each_online_node(nid) {
1440                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1441                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1442                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1443                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1444                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1445                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1446         }
1447 }
1448
1449 /*
1450  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1451  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1452  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1453  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1454  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1455  */
1456 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1457 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1458
1459 /*
1460  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1461  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1462  * the page accesses are shared with other processes.
1463  * Otherwise, decrease the scan period.
1464  */
1465 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1466                         unsigned long shared, unsigned long private)
1467 {
1468         unsigned int period_slot;
1469         int ratio;
1470         int diff;
1471
1472         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1473         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1474
1475         /*
1476          * If there were no record hinting faults then either the task is
1477          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1478          * to automatic numa balancing. Scan slower
1479          */
1480         if (local + shared == 0) {
1481                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1482                         p->numa_scan_period << 1);
1483
1484                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1485                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1486
1487                 return;
1488         }
1489
1490         /*
1491          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1492          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1493          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1494          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1495          */
1496         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1497         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1498         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1499                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1500                 if (!slot)
1501                         slot = 1;
1502                 diff = slot * period_slot;
1503         } else {
1504                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1505
1506                 /*
1507                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1508                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1509                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1510                  * speaking the intent is that there is little point
1511                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1512                  * simply bounce migrations uselessly
1513                  */
1514                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1515                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1516         }
1517
1518         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1519                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1520         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1525  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1526  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1527  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1528  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1529  */
1530 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1531 {
1532         u64 runtime, delta, now;
1533         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1534         now = p->se.exec_start;
1535         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1536
1537         if (p->last_task_numa_placement) {
1538                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1539                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1540         } else {
1541                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1542                 *period = p->se.avg.runnable_avg_period;
1543         }
1544
1545         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1546         p->last_task_numa_placement = now;
1547
1548         return delta;
1549 }
1550
1551 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1552 {
1553         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1554         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1555         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1556         unsigned long total_faults;
1557         u64 runtime, period;
1558         spinlock_t *group_lock = NULL;
1559
1560         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1561         if (p->numa_scan_seq == seq)
1562                 return;
1563         p->numa_scan_seq = seq;
1564         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1565
1566         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1567                        p->numa_faults_locality[1];
1568         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1569
1570         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1571         if (p->numa_group) {
1572                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1573                 spin_lock_irq(group_lock);
1574         }
1575
1576         /* Find the node with the highest number of faults */
1577         for_each_online_node(nid) {
1578                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1579                 int priv, i;
1580
1581                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1582                         long diff, f_diff, f_weight;
1583
1584                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1585
1586                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1587                         diff = p->numa_faults_buffer_memory[i] - p->numa_faults_memory[i] / 2;
1588                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer_memory[i];
1589                         p->numa_faults_buffer_memory[i] = 0;
1590
1591                         /*
1592                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1593                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1594                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1595                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1596                          * faults are less important.
1597                          */
1598                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1599                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults_buffer_cpu[i]) /
1600                                    (total_faults + 1);
1601                         f_diff = f_weight - p->numa_faults_cpu[i] / 2;
1602                         p->numa_faults_buffer_cpu[i] = 0;
1603
1604                         p->numa_faults_memory[i] += diff;
1605                         p->numa_faults_cpu[i] += f_diff;
1606                         faults += p->numa_faults_memory[i];
1607                         p->total_numa_faults += diff;
1608                         if (p->numa_group) {
1609                                 /* safe because we can only change our own group */
1610                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1611                                 p->numa_group->faults_cpu[i] += f_diff;
1612                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1613                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1614                         }
1615                 }
1616
1617                 if (faults > max_faults) {
1618                         max_faults = faults;
1619                         max_nid = nid;
1620                 }
1621
1622                 if (group_faults > max_group_faults) {
1623                         max_group_faults = group_faults;
1624                         max_group_nid = nid;
1625                 }
1626         }
1627
1628         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1629
1630         if (p->numa_group) {
1631                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1632                 spin_unlock_irq(group_lock);
1633                 max_nid = max_group_nid;
1634         }
1635
1636         if (max_faults) {
1637                 /* Set the new preferred node */
1638                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1639                         sched_setnuma(p, max_nid);
1640
1641                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1642                         numa_migrate_preferred(p);
1643         }
1644 }
1645
1646 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1647 {
1648         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1649 }
1650
1651 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1652 {
1653         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1654                 kfree_rcu(grp, rcu);
1655 }
1656
1657 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1658                         int *priv)
1659 {
1660         struct numa_group *grp, *my_grp;
1661         struct task_struct *tsk;
1662         bool join = false;
1663         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1664         int i;
1665
1666         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1667                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1668                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1669
1670                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1671                 if (!grp)
1672                         return;
1673
1674                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1675                 spin_lock_init(&grp->lock);
1676                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1677                 grp->gid = p->pid;
1678                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1679                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1680                                                 nr_node_ids;
1681
1682                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1683
1684                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1685                         grp->faults[i] = p->numa_faults_memory[i];
1686
1687                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1688
1689                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1690                 grp->nr_tasks++;
1691                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1692         }
1693
1694         rcu_read_lock();
1695         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1696
1697         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1698                 goto no_join;
1699
1700         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1701         if (!grp)
1702                 goto no_join;
1703
1704         my_grp = p->numa_group;
1705         if (grp == my_grp)
1706                 goto no_join;
1707
1708         /*
1709          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1710          * the other task will join us.
1711          */
1712         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1713                 goto no_join;
1714
1715         /*
1716          * Tie-break on the grp address.
1717          */
1718         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1719                 goto no_join;
1720
1721         /* Always join threads in the same process. */
1722         if (tsk->mm == current->mm)
1723                 join = true;
1724
1725         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1726         if (flags & TNF_SHARED)
1727                 join = true;
1728
1729         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1730         *priv = !join;
1731
1732         if (join && !get_numa_group(grp))
1733                 goto no_join;
1734
1735         rcu_read_unlock();
1736
1737         if (!join)
1738                 return;
1739
1740         BUG_ON(irqs_disabled());
1741         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1742
1743         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1744                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1745                 grp->faults[i] += p->numa_faults_memory[i];
1746         }
1747         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1748         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1749
1750         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1751         my_grp->nr_tasks--;
1752         grp->nr_tasks++;
1753
1754         spin_unlock(&my_grp->lock);
1755         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1756
1757         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1758
1759         put_numa_group(my_grp);
1760         return;
1761
1762 no_join:
1763         rcu_read_unlock();
1764         return;
1765 }
1766
1767 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1768 {
1769         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1770         void *numa_faults = p->numa_faults_memory;
1771         unsigned long flags;
1772         int i;
1773
1774         if (grp) {
1775                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
1776                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1777                         grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1778                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1779
1780                 list_del(&p->numa_entry);
1781                 grp->nr_tasks--;
1782                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
1783                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1784                 put_numa_group(grp);
1785         }
1786
1787         p->numa_faults_memory = NULL;
1788         p->numa_faults_buffer_memory = NULL;
1789         p->numa_faults_cpu= NULL;
1790         p->numa_faults_buffer_cpu = NULL;
1791         kfree(numa_faults);
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1796  */
1797 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
1798 {
1799         struct task_struct *p = current;
1800         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1801         int cpu_node = task_node(current);
1802         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
1803         int priv;
1804
1805         if (!numabalancing_enabled)
1806                 return;
1807
1808         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1809         if (!p->mm)
1810                 return;
1811
1812         /* Do not worry about placement if exiting */
1813         if (p->state == TASK_DEAD)
1814                 return;
1815
1816         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1817         if (unlikely(!p->numa_faults_memory)) {
1818                 int size = sizeof(*p->numa_faults_memory) *
1819                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
1820
1821                 p->numa_faults_memory = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1822                 if (!p->numa_faults_memory)
1823                         return;
1824
1825                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer_memory);
1826                 /*
1827                  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1828                  * occupy the first half of the array. The second half of the
1829                  * array is for current counters, which are averaged into the
1830                  * first set by task_numa_placement.
1831                  */
1832                 p->numa_faults_cpu = p->numa_faults_memory + (2 * nr_node_ids);
1833                 p->numa_faults_buffer_memory = p->numa_faults_memory + (4 * nr_node_ids);
1834                 p->numa_faults_buffer_cpu = p->numa_faults_memory + (6 * nr_node_ids);
1835                 p->total_numa_faults = 0;
1836                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1837         }
1838
1839         /*
1840          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1841          * to be private if the accessing pid has not changed
1842          */
1843         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1844                 priv = 1;
1845         } else {
1846                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1847                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1848                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1849         }
1850
1851         /*
1852          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
1853          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
1854          * actively using should be counted as local. This allows the
1855          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
1856          */
1857         if (!priv && !local && p->numa_group &&
1858                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
1859                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
1860                 local = 1;
1861
1862         task_numa_placement(p);
1863
1864         /*
1865          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1866          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1867          */
1868         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1869                 numa_migrate_preferred(p);
1870
1871         if (migrated)
1872                 p->numa_pages_migrated += pages;
1873
1874         p->numa_faults_buffer_memory[task_faults_idx(mem_node, priv)] += pages;
1875         p->numa_faults_buffer_cpu[task_faults_idx(cpu_node, priv)] += pages;
1876         p->numa_faults_locality[local] += pages;
1877 }
1878
1879 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1880 {
1881         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1882         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1883 }
1884
1885 /*
1886  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1887  * Triggered from task_tick_numa().
1888  */
1889 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1890 {
1891         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1892         struct task_struct *p = current;
1893         struct mm_struct *mm = p->mm;
1894         struct vm_area_struct *vma;
1895         unsigned long start, end;
1896         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1897         long pages;
1898
1899         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1900
1901         work->next = work; /* protect against double add */
1902         /*
1903          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1904          *
1905          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1906          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1907          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1908          * work.
1909          */
1910         if (p->flags & PF_EXITING)
1911                 return;
1912
1913         if (!mm->numa_next_scan) {
1914                 mm->numa_next_scan = now +
1915                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1916         }
1917
1918         /*
1919          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1920          */
1921         migrate = mm->numa_next_scan;
1922         if (time_before(now, migrate))
1923                 return;
1924
1925         if (p->numa_scan_period == 0) {
1926                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1927                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1928         }
1929
1930         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1931         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1932                 return;
1933
1934         /*
1935          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1936          * the next time around.
1937          */
1938         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1939
1940         start = mm->numa_scan_offset;
1941         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1942         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1943         if (!pages)
1944                 return;
1945
1946         down_read(&mm->mmap_sem);
1947         vma = find_vma(mm, start);
1948         if (!vma) {
1949                 reset_ptenuma_scan(p);
1950                 start = 0;
1951                 vma = mm->mmap;
1952         }
1953         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1954                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1955                         continue;
1956
1957                 /*
1958                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1959                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1960                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1961                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1962                  */
1963                 if (!vma->vm_mm ||
1964                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1965                         continue;
1966
1967                 /*
1968                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1969                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1970                  */
1971                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1972                         continue;
1973
1974                 do {
1975                         start = max(start, vma->vm_start);
1976                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1977                         end = min(end, vma->vm_end);
1978                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1979
1980                         /*
1981                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1982                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1983                          * address space is quickly skipped.
1984                          */
1985                         if (nr_pte_updates)
1986                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1987
1988                         start = end;
1989                         if (pages <= 0)
1990                                 goto out;
1991
1992                         cond_resched();
1993                 } while (end != vma->vm_end);
1994         }
1995
1996 out:
1997         /*
1998          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1999          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2000          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2001          * scanner to the start so check it now.
2002          */
2003         if (vma)
2004                 mm->numa_scan_offset = start;
2005         else
2006                 reset_ptenuma_scan(p);
2007         up_read(&mm->mmap_sem);
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Drive the periodic memory faults..
2012  */
2013 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2014 {
2015         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2016         u64 period, now;
2017
2018         /*
2019          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2020          */
2021         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2022                 return;
2023
2024         /*
2025          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2026          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2027          * task needs to have done some actual work before we bother with
2028          * NUMA placement.
2029          */
2030         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2031         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2032
2033         if (now - curr->node_stamp > period) {
2034                 if (!curr->node_stamp)
2035                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2036                 curr->node_stamp += period;
2037
2038                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2039                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2040                         task_work_add(curr, work, true);
2041                 }
2042         }
2043 }
2044 #else
2045 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2046 {
2047 }
2048
2049 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2050 {
2051 }
2052
2053 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2054 {
2055 }
2056 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2057
2058 static void
2059 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2060 {
2061         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2062         if (!parent_entity(se))
2063                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2064 #ifdef CONFIG_SMP
2065         if (entity_is_task(se)) {
2066                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2067
2068                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2069                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2070         }
2071 #endif
2072         cfs_rq->nr_running++;
2073 }
2074
2075 static void
2076 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2077 {
2078         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2079         if (!parent_entity(se))
2080                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2081         if (entity_is_task(se)) {
2082                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2083                 list_del_init(&se->group_node);
2084         }
2085         cfs_rq->nr_running--;
2086 }
2087
2088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2089 # ifdef CONFIG_SMP
2090 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2091 {
2092         long tg_weight;
2093
2094         /*
2095          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2096          * to gain a more accurate current total weight. See
2097          * update_cfs_rq_load_contribution().
2098          */
2099         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2100         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2101         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2102
2103         return tg_weight;
2104 }
2105
2106 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2107 {
2108         long tg_weight, load, shares;
2109
2110         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2111         load = cfs_rq->load.weight;
2112
2113         shares = (tg->shares * load);
2114         if (tg_weight)
2115                 shares /= tg_weight;
2116
2117         if (shares < MIN_SHARES)
2118                 shares = MIN_SHARES;
2119         if (shares > tg->shares)
2120                 shares = tg->shares;
2121
2122         return shares;
2123 }
2124 # else /* CONFIG_SMP */
2125 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2126 {
2127         return tg->shares;
2128 }
2129 # endif /* CONFIG_SMP */
2130 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2131                             unsigned long weight)
2132 {
2133         if (se->on_rq) {
2134                 /* commit outstanding execution time */
2135                 if (cfs_rq->curr == se)
2136                         update_curr(cfs_rq);
2137                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2138         }
2139
2140         update_load_set(&se->load, weight);
2141
2142         if (se->on_rq)
2143                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2144 }
2145
2146 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2147
2148 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2149 {
2150         struct task_group *tg;
2151         struct sched_entity *se;
2152         long shares;
2153
2154         tg = cfs_rq->tg;
2155         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2156         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2157                 return;
2158 #ifndef CONFIG_SMP
2159         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2160                 return;
2161 #endif
2162         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2163
2164         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2165 }
2166 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2167 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2168 {
2169 }
2170 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2171
2172 #ifdef CONFIG_SMP
2173 /*
2174  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2175  * Note: The tables below are dependent on this value.
2176  */
2177 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2178 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2179 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2180
2181 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2182 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2183         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2184         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2185         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2186         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2187         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2188         0x85aac367, 0x82cd8698,
2189 };
2190
2191 /*
2192  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2193  * over-estimates when re-combining.
2194  */
2195 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2196             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2197          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2198         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2199 };
2200
2201 /*
2202  * Approximate:
2203  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2204  */
2205 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2206 {
2207         unsigned int local_n;
2208
2209         if (!n)
2210                 return val;
2211         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2212                 return 0;
2213
2214         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2215         local_n = n;
2216
2217         /*
2218          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2219          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
2220          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
2221          *
2222          * To achieve constant time decay_load.
2223          */
2224         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2225                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2226                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2227         }
2228
2229         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2230         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2231         return val >> 32;
2232 }
2233
2234 /*
2235  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2236  * average will be: \Sum 1024*y^n
2237  *
2238  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2239  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2240  */
2241 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2242 {
2243         u32 contrib = 0;
2244
2245         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2246                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2247         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2248                 return LOAD_AVG_MAX;
2249
2250         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2251         do {
2252                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2253                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2254
2255                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2256         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2257
2258         contrib = decay_load(contrib, n);
2259         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2260 }
2261
2262 /*
2263  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2264  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2265  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2266  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2267  *
2268  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2269  *      p0            p1           p2
2270  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2271  *
2272  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2273  *
2274  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2275  * following representation of historical load:
2276  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2277  *
2278  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2279  *   y^32 = 0.5
2280  *
2281  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2282  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2283  * (u_0).
2284  *
2285  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2286  * sum again by y is sufficient to update:
2287  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2288  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2289  */
2290 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2291                                                         struct sched_avg *sa,
2292                                                         int runnable)
2293 {
2294         u64 delta, periods;
2295         u32 runnable_contrib;
2296         int delta_w, decayed = 0;
2297
2298         delta = now - sa->last_runnable_update;
2299         /*
2300          * This should only happen when time goes backwards, which it
2301          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2302          */
2303         if ((s64)delta < 0) {
2304                 sa->last_runnable_update = now;
2305                 return 0;
2306         }
2307
2308         /*
2309          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2310          * approximation of 1us and fast to compute.
2311          */
2312         delta >>= 10;
2313         if (!delta)
2314                 return 0;
2315         sa->last_runnable_update = now;
2316
2317         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2318         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2319         if (delta + delta_w >= 1024) {
2320                 /* period roll-over */
2321                 decayed = 1;
2322
2323                 /*
2324                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2325                  * out how much from delta we need to complete the current
2326                  * period and accrue it.
2327                  */
2328                 delta_w = 1024 - delta_w;
2329                 if (runnable)
2330                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2331                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2332
2333                 delta -= delta_w;
2334
2335                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2336                 periods = delta / 1024;
2337                 delta %= 1024;
2338
2339                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2340                                                   periods + 1);
2341                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2342                                                      periods + 1);
2343
2344                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2345                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2346                 if (runnable)
2347                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2348                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2349         }
2350
2351         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2352         if (runnable)
2353                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2354         sa->runnable_avg_period += delta;
2355
2356         return decayed;
2357 }
2358
2359 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2360 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2361 {
2362         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2363         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2364
2365         decays -= se->avg.decay_count;
2366         if (!decays)
2367                 return 0;
2368
2369         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2370         se->avg.decay_count = 0;
2371
2372         return decays;
2373 }
2374
2375 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2376 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2377                                                  int force_update)
2378 {
2379         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2380         long tg_contrib;
2381
2382         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2383         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2384
2385         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2386                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2387                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2388         }
2389 }
2390
2391 /*
2392  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2393  * representation for computing load contributions.
2394  */
2395 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2396                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2397 {
2398         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2399         long contrib;
2400
2401         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2402         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2403                           sa->runnable_avg_period + 1);
2404         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2405
2406         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2407                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2408                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2409         }
2410 }
2411
2412 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2413 {
2414         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2415         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2416         int runnable_avg;
2417
2418         u64 contrib;
2419
2420         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2421         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2422                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2423
2424         /*
2425          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2426          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2427          * load as a task of equal weight.
2428          *
2429          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2430          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2431          * lower-bound on the true value.
2432          *
2433          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2434          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2435          * understating by the aggregate of their overlap.
2436          *
2437          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2438          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2439          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2440          *
2441          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2442          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2443          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2444          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2445          * our upper bound of 1-cpu.
2446          */
2447         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2448         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2449                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2450                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2451         }
2452 }
2453
2454 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2455 {
2456         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2457         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2458 }
2459 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2460 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2461                                                  int force_update) {}
2462 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2463                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2464 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2465 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2466 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2467
2468 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2469 {
2470         u32 contrib;
2471
2472         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2473         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2474         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2475         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2476 }
2477
2478 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2479 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2480 {
2481         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2482
2483         if (entity_is_task(se)) {
2484                 __update_task_entity_contrib(se);
2485         } else {
2486                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2487                 __update_group_entity_contrib(se);
2488         }
2489
2490         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2491 }
2492
2493 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2494                                                  long load_contrib)
2495 {
2496         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2497                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2498         else
2499                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2500 }
2501
2502 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2503
2504 /* Update a sched_entity's runnable average */
2505 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2506                                           int update_cfs_rq)
2507 {
2508         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2509         long contrib_delta;
2510         u64 now;
2511
2512         /*
2513          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2514          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2515          */
2516         if (entity_is_task(se))
2517                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2518         else
2519                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2520
2521         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2522                 return;
2523
2524         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2525
2526         if (!update_cfs_rq)
2527                 return;
2528
2529         if (se->on_rq)
2530                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2531         else
2532                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2533 }
2534
2535 /*
2536  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2537  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2538  */
2539 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2540 {
2541         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2542         u64 decays;
2543
2544         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2545         if (!decays && !force_update)
2546                 return;
2547
2548         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2549                 unsigned long removed_load;
2550                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2551                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2552         }
2553
2554         if (decays) {
2555                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2556                                                       decays);
2557                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2558                 cfs_rq->last_decay = now;
2559         }
2560
2561         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2562 }
2563
2564 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2565 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2566                                                   struct sched_entity *se,
2567                                                   int wakeup)
2568 {
2569         /*
2570          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2571          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2572          * accumulated while sleeping.
2573          *
2574          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2575          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2576          * constructed load_avg_contrib.
2577          */
2578         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2579                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2580                 if (se->avg.decay_count) {
2581                         /*
2582                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2583                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2584                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2585                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2586                          * approximate this using our carried decays, which are
2587                          * explicitly atomically readable.
2588                          */
2589                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2590                                                         << 20;
2591                         update_entity_load_avg(se, 0);
2592                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2593                         se->avg.decay_count = 0;
2594                 }
2595                 wakeup = 0;
2596         } else {
2597                 __synchronize_entity_decay(se);
2598         }
2599
2600         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2601         if (wakeup) {
2602                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2603                 update_entity_load_avg(se, 0);
2604         }
2605
2606         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2607         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2608         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2609 }
2610
2611 /*
2612  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2613  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2614  * blocked_load_avg.
2615  */
2616 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2617                                                   struct sched_entity *se,
2618                                                   int sleep)
2619 {
2620         update_entity_load_avg(se, 1);
2621         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2622         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2623
2624         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2625         if (sleep) {
2626                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2627                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2628         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2629 }
2630
2631 /*
2632  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2633  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2634  * be the only way to update the runnable statistic.
2635  */
2636 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2637 {
2638         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2639 }
2640
2641 /*
2642  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2643  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2644  * be the only way to update the runnable statistic.
2645  */
2646 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2647 {
2648         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2649 }
2650
2651 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2652
2653 #else /* CONFIG_SMP */
2654
2655 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2656                                           int update_cfs_rq) {}
2657 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2658 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2659                                            struct sched_entity *se,
2660                                            int wakeup) {}
2661 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2662                                            struct sched_entity *se,
2663                                            int sleep) {}
2664 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2665                                               int force_update) {}
2666
2667 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2668 {
2669         return 0;
2670 }
2671
2672 #endif /* CONFIG_SMP */
2673
2674 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2675 {
2676 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2677         struct task_struct *tsk = NULL;
2678
2679         if (entity_is_task(se))
2680                 tsk = task_of(se);
2681
2682         if (se->statistics.sleep_start) {
2683                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2684
2685                 if ((s64)delta < 0)
2686                         delta = 0;
2687
2688                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2689                         se->statistics.sleep_max = delta;
2690
2691                 se->statistics.sleep_start = 0;
2692                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2693
2694                 if (tsk) {
2695                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2696                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2697                 }
2698         }
2699         if (se->statistics.block_start) {
2700                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2701
2702                 if ((s64)delta < 0)
2703                         delta = 0;
2704
2705                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2706                         se->statistics.block_max = delta;
2707
2708                 se->statistics.block_start = 0;
2709                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2710
2711                 if (tsk) {
2712                         if (tsk->in_iowait) {
2713                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2714                                 se->statistics.iowait_count++;
2715                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2716                         }
2717
2718                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2719
2720                         /*
2721                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2722                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2723                          * amount of time that the task spent sleeping:
2724                          */
2725                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2726                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2727                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2728                                                 delta >> 20);
2729                         }
2730                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2731                 }
2732         }
2733 #endif
2734 }
2735
2736 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2737 {
2738 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2739         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2740
2741         if (d < 0)
2742                 d = -d;
2743
2744         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2745                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2746 #endif
2747 }
2748
2749 static void
2750 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2751 {
2752         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2753
2754         /*
2755          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2756          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2757          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2758          * stays open at the end.
2759          */
2760         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2761                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2762
2763         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2764         if (!initial) {
2765                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2766
2767                 /*
2768                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2769                  * for a gentler effect of sleepers:
2770                  */
2771                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2772                         thresh >>= 1;
2773
2774                 vruntime -= thresh;
2775         }
2776
2777         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2778         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2779 }
2780
2781 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2782
2783 static void
2784 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2785 {
2786         /*
2787          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2788          * through calling update_curr().
2789          */
2790         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2791                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2792
2793         /*
2794          * Update run-time statistics of the 'current'.
2795          */
2796         update_curr(cfs_rq);
2797         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2798         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2799         update_cfs_shares(cfs_rq);
2800
2801         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2802                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2803                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2804         }
2805
2806         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2807         check_spread(cfs_rq, se);
2808         if (se != cfs_rq->curr)
2809                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2810         se->on_rq = 1;
2811
2812         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2813                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2814                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2815         }
2816 }
2817
2818 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2819 {
2820         for_each_sched_entity(se) {
2821                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2822                 if (cfs_rq->last != se)
2823                         break;
2824
2825                 cfs_rq->last = NULL;
2826         }
2827 }
2828
2829 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2830 {
2831         for_each_sched_entity(se) {
2832                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2833                 if (cfs_rq->next != se)
2834                         break;
2835
2836                 cfs_rq->next = NULL;
2837         }
2838 }
2839
2840 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2841 {
2842         for_each_sched_entity(se) {
2843                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2844                 if (cfs_rq->skip != se)
2845                         break;
2846
2847                 cfs_rq->skip = NULL;
2848         }
2849 }
2850
2851 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2852 {
2853         if (cfs_rq->last == se)
2854                 __clear_buddies_last(se);
2855
2856         if (cfs_rq->next == se)
2857                 __clear_buddies_next(se);
2858
2859         if (cfs_rq->skip == se)
2860                 __clear_buddies_skip(se);
2861 }
2862
2863 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2864
2865 static void
2866 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2867 {
2868         /*
2869          * Update run-time statistics of the 'current'.
2870          */
2871         update_curr(cfs_rq);
2872         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2873
2874         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2875         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2876 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2877                 if (entity_is_task(se)) {
2878                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2879
2880                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2881                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2882                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2883                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2884                 }
2885 #endif
2886         }
2887
2888         clear_buddies(cfs_rq, se);
2889
2890         if (se != cfs_rq->curr)
2891                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2892         se->on_rq = 0;
2893         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2894
2895         /*
2896          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2897          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2898          * movement in our normalized position.
2899          */
2900         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2901                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2902
2903         /* return excess runtime on last dequeue */
2904         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2905
2906         update_min_vruntime(cfs_rq);
2907         update_cfs_shares(cfs_rq);
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2912  */
2913 static void
2914 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2915 {
2916         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2917         struct sched_entity *se;
2918         s64 delta;
2919
2920         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2921         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2922         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2923                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2924                 /*
2925                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2926                  * re-elected due to buddy favours.
2927                  */
2928                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2929                 return;
2930         }
2931
2932         /*
2933          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2934          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2935          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2936          */
2937         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2938                 return;
2939
2940         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2941         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2942
2943         if (delta < 0)
2944                 return;
2945
2946         if (delta > ideal_runtime)
2947                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2948 }
2949
2950 static void
2951 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2952 {
2953         /* 'current' is not kept within the tree. */
2954         if (se->on_rq) {
2955                 /*
2956                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2957                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2958                  * runqueue.
2959                  */
2960                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2961                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2962         }
2963
2964         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2965         cfs_rq->curr = se;
2966 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2967         /*
2968          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2969          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2970          * when there are only lesser-weight tasks around):
2971          */
2972         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2973                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2974                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2975         }
2976 #endif
2977         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2978 }
2979
2980 static int
2981 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2982
2983 /*
2984  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2985  * 1) keep things fair between processes/task groups
2986  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2987  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2988  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2989  */
2990 static struct sched_entity *
2991 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2992 {
2993         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
2994         struct sched_entity *se;
2995
2996         /*
2997          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
2998          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
2999          */
3000         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3001                 left = curr;
3002
3003         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3004
3005         /*
3006          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3007          * be done without getting too unfair.
3008          */
3009         if (cfs_rq->skip == se) {
3010                 struct sched_entity *second;
3011
3012                 if (se == curr) {
3013                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3014                 } else {
3015                         second = __pick_next_entity(se);
3016                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3017                                 second = curr;
3018                 }
3019
3020                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3021                         se = second;
3022         }
3023
3024         /*
3025          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3026          */
3027         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3028                 se = cfs_rq->last;
3029
3030         /*
3031          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3032          */
3033         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3034                 se = cfs_rq->next;
3035
3036         clear_buddies(cfs_rq, se);
3037
3038         return se;
3039 }
3040
3041 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3042
3043 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3044 {
3045         /*
3046          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3047          * was not called and update_curr() has to be done:
3048          */
3049         if (prev->on_rq)
3050                 update_curr(cfs_rq);
3051
3052         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3053         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3054
3055         check_spread(cfs_rq, prev);
3056         if (prev->on_rq) {
3057                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3058                 /* Put 'current' back into the tree. */
3059                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3060                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3061                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3062         }
3063         cfs_rq->curr = NULL;
3064 }
3065
3066 static void
3067 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3068 {
3069         /*
3070          * Update run-time statistics of the 'current'.
3071          */
3072         update_curr(cfs_rq);
3073
3074         /*
3075          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3076          */
3077         update_entity_load_avg(curr, 1);
3078         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3079         update_cfs_shares(cfs_rq);
3080
3081 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3082         /*
3083          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3084          * validating it and just reschedule.
3085          */
3086         if (queued) {
3087                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3088                 return;
3089         }
3090         /*
3091          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3092          */
3093         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3094                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3095                 return;
3096 #endif
3097
3098         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3099                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3100 }
3101
3102
3103 /**************************************************
3104  * CFS bandwidth control machinery
3105  */
3106
3107 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3108
3109 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3110 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3111
3112 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3113 {
3114         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3115 }
3116
3117 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3118 {
3119         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3120 }
3121
3122 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3123 {
3124         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3125 }
3126 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3127 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3128 {
3129         return true;
3130 }
3131
3132 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3133 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3134 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3135
3136 /*
3137  * default period for cfs group bandwidth.
3138  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3139  */
3140 static inline u64 default_cfs_period(void)
3141 {
3142         return 100000000ULL;
3143 }
3144
3145 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3146 {
3147         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3148 }
3149
3150 /*
3151  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3152  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3153  * additional synchronization around rq->lock.
3154  *
3155  * requires cfs_b->lock
3156  */
3157 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3158 {
3159         u64 now;
3160
3161         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3162                 return;
3163
3164         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3165         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3166         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3167 }
3168
3169 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3170 {
3171         return &tg->cfs_bandwidth;
3172 }
3173
3174 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3175 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3176 {
3177         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3178                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3179
3180         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3181 }
3182
3183 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3184 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3185 {
3186         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3187         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3188         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3189
3190         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3191         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3192
3193         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3194         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3195                 amount = min_amount;
3196         else {
3197                 /*
3198                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3199                  * period must have elapsed since the last consumption.
3200                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3201                  * active.
3202                  */
3203                 if (!cfs_b->timer_active) {
3204                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3205                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3206                 }
3207
3208                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3209                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3210                         cfs_b->runtime -= amount;
3211                         cfs_b->idle = 0;
3212                 }
3213         }
3214         expires = cfs_b->runtime_expires;
3215         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3216
3217         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3218         /*
3219          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3220          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3221          * issued.
3222          */
3223         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3224                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3225
3226         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3227 }
3228
3229 /*
3230  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3231  * fact that rq->clock snapshots this value.
3232  */
3233 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3234 {
3235         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3236
3237         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3238         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3239                 return;
3240
3241         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3242                 return;
3243
3244         /*
3245          * If the local deadline has passed we have to consider the
3246          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3247          * has not truly expired.
3248          *
3249          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3250          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3251          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3252          * exact equality, so a partial write will still work.
3253          */
3254
3255         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3256                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3257                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3258         } else {
3259                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3260                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3261         }
3262 }
3263
3264 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3265 {
3266         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3267         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3268         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3269
3270         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3271                 return;
3272
3273         /*
3274          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3275          * hierarchy can be throttled
3276          */
3277         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3278                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3279 }
3280
3281 static __always_inline
3282 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3283 {
3284         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3285                 return;
3286
3287         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3288 }
3289
3290 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3291 {
3292         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3293 }
3294
3295 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3296 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3297 {
3298         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3299 }
3300
3301 /*
3302  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3303  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3304  * load-balance operations.
3305  */
3306 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3307                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3308 {
3309         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3310
3311         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3312         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3313
3314         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3315                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3316 }
3317
3318 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3319 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3320 {
3321         struct rq *rq = data;
3322         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3323
3324         cfs_rq->throttle_count--;
3325 #ifdef CONFIG_SMP
3326         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3327                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3328                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3329                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3330         }
3331 #endif
3332
3333         return 0;
3334 }
3335
3336 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3337 {
3338         struct rq *rq = data;
3339         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3340
3341         /* group is entering throttled state, stop time */
3342         if (!cfs_rq->throttle_count)
3343                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3344         cfs_rq->throttle_count++;
3345
3346         return 0;
3347 }
3348
3349 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3350 {
3351         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3352         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3353         struct sched_entity *se;
3354         long task_delta, dequeue = 1;
3355
3356         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3357
3358         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3359         rcu_read_lock();
3360         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3361         rcu_read_unlock();
3362
3363         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3364         for_each_sched_entity(se) {
3365                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3366                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3367                 if (!se->on_rq)
3368                         break;
3369
3370                 if (dequeue)
3371                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3372                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3373
3374                 if (qcfs_rq->load.weight)
3375                         dequeue = 0;
3376         }
3377
3378         if (!se)
3379                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3380
3381         cfs_rq->throttled = 1;
3382         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3383         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3384         /*
3385          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3386          * distribute_cfs_runtime will not see us
3387          */
3388         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3389         if (!cfs_b->timer_active)
3390                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3391         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3392 }
3393
3394 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3395 {
3396         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3397         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3398         struct sched_entity *se;
3399         int enqueue = 1;
3400         long task_delta;
3401
3402         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3403
3404         cfs_rq->throttled = 0;
3405
3406         update_rq_clock(rq);
3407
3408         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3409         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3410         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3411         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3412
3413         /* update hierarchical throttle state */
3414         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3415
3416         if (!cfs_rq->load.weight)
3417                 return;
3418
3419         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3420         for_each_sched_entity(se) {
3421                 if (se->on_rq)
3422                         enqueue = 0;
3423
3424                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3425                 if (enqueue)
3426                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3427                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3428
3429                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3430                         break;
3431         }
3432
3433         if (!se)
3434                 add_nr_running(rq, task_delta);
3435
3436         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3437         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3438                 resched_curr(rq);
3439 }
3440
3441 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3442                 u64 remaining, u64 expires)
3443 {
3444         struct cfs_rq *cfs_rq;
3445         u64 runtime;
3446         u64 starting_runtime = remaining;
3447
3448         rcu_read_lock();
3449         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3450                                 throttled_list) {
3451                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3452
3453                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3454                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3455                         goto next;
3456
3457                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3458                 if (runtime > remaining)
3459                         runtime = remaining;
3460                 remaining -= runtime;
3461
3462                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3463                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3464
3465                 /* we check whether we're throttled above */
3466                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3467                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3468
3469 next:
3470                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3471
3472                 if (!remaining)
3473                         break;
3474         }
3475         rcu_read_unlock();
3476
3477         return starting_runtime - remaining;
3478 }
3479
3480 /*
3481  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3482  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3483  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3484  * used to track this state.
3485  */
3486 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3487 {
3488         u64 runtime, runtime_expires;
3489         int throttled;
3490
3491         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3492         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3493                 goto out_deactivate;
3494
3495         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3496         cfs_b->nr_periods += overrun;
3497
3498         /*
3499          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3500          * we're going inactive then everything else can be deferred
3501          */
3502         if (cfs_b->idle && !throttled)
3503                 goto out_deactivate;
3504
3505         /*
3506          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3507          * status as actually running, so that other cpus doing
3508          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3509          */
3510         cfs_b->timer_active = 1;
3511
3512         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3513
3514         if (!throttled) {
3515                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3516                 cfs_b->idle = 1;
3517                 return 0;
3518         }
3519
3520         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3521         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3522
3523         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3524
3525         /*
3526          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3527          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3528          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3529          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3530          * only by limited amounts in that extreme case.
3531          */
3532         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3533                 runtime = cfs_b->runtime;
3534                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3535                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3536                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3537                                                  runtime_expires);
3538                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3539
3540                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3541
3542                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3543         }
3544
3545         /*
3546          * While we are ensured activity in the period following an
3547          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3548          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3549          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3550          */
3551         cfs_b->idle = 0;
3552
3553         return 0;
3554
3555 out_deactivate:
3556         cfs_b->timer_active = 0;
3557         return 1;
3558 }
3559
3560 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3561 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3562 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3563 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3564 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3565 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3566
3567 /*
3568  * Are we near the end of the current quota period?
3569  *
3570  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3571  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3572  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3573  */
3574 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3575 {
3576         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3577         u64 remaining;
3578
3579         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3580         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3581                 return 1;
3582
3583         /* is a quota refresh about to occur? */
3584         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3585         if (remaining < min_expire)
3586                 return 1;
3587
3588         return 0;
3589 }
3590
3591 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3592 {
3593         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3594
3595         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3596         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3597                 return;
3598
3599         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3600                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3601 }
3602
3603 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3604 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3605 {
3606         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3607         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3608
3609         if (slack_runtime <= 0)
3610                 return;
3611
3612         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3613         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3614             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3615                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3616
3617                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3618                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3619                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3620                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3621         }
3622         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3623
3624         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3625         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3626 }
3627
3628 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3629 {
3630         if (!cfs_bandwidth_used())
3631                 return;
3632
3633         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3634                 return;
3635
3636         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3637 }
3638
3639 /*
3640  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3641  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3642  */
3643 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3644 {
3645         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3646         u64 expires;
3647
3648         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3649         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3650         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3651                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3652                 return;
3653         }
3654
3655         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3656                 runtime = cfs_b->runtime;
3657
3658         expires = cfs_b->runtime_expires;
3659         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3660
3661         if (!runtime)
3662                 return;
3663
3664         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3665
3666         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3667         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3668                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3669         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3670 }
3671
3672 /*
3673  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3674  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3675  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3676  */
3677 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3678 {
3679         if (!cfs_bandwidth_used())
3680                 return;
3681
3682         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3683         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3684                 return;
3685
3686         /* ensure the group is not already throttled */
3687         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3688                 return;
3689
3690         /* update runtime allocation */
3691         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3692         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3693                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3694 }
3695
3696 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3697 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3698 {
3699         if (!cfs_bandwidth_used())
3700                 return false;
3701
3702         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3703                 return false;
3704
3705         /*
3706          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3707          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3708          */
3709         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3710                 return true;
3711
3712         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3713         return true;
3714 }
3715
3716 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3717 {
3718         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3719                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3720         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3721
3722         return HRTIMER_NORESTART;
3723 }
3724
3725 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3726 {
3727         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3728                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3729         ktime_t now;
3730         int overrun;
3731         int idle = 0;
3732
3733         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3734         for (;;) {
3735                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3736                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3737
3738                 if (!overrun)
3739                         break;
3740
3741                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3742         }
3743         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3744
3745         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3746 }
3747
3748 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3749 {
3750         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3751         cfs_b->runtime = 0;
3752         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3753         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3754
3755         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3756         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3757         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3758         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3759         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3760 }
3761
3762 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3763 {
3764         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3765         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3766 }
3767
3768 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3769 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
3770 {
3771         /*
3772          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3773          * period or because we're racing with the tear-down path
3774          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3775          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3776          */
3777         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3778                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3779                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3780                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3781                 cpu_relax();
3782                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3783                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3784                 if (!force && cfs_b->timer_active)
3785                         return;
3786         }
3787
3788         cfs_b->timer_active = 1;
3789         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3790 }
3791
3792 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3793 {
3794         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3795         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3796 }
3797
3798 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3799 {
3800         struct cfs_rq *cfs_rq;
3801
3802         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3803                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3804
3805                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3806                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3807                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3808         }
3809 }
3810
3811 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3812 {
3813         struct cfs_rq *cfs_rq;
3814
3815         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3816                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3817                         continue;
3818
3819                 /*
3820                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3821                  * there's some valid quota amount
3822                  */
3823                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3824                 /*
3825                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3826                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3827                  */
3828                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3829
3830                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3831                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3832         }
3833 }
3834
3835 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3836 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3837 {
3838         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3839 }
3840
3841 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3842 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3843 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3844 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3845
3846 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3847 {
3848         return 0;
3849 }
3850
3851 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3852 {
3853         return 0;
3854 }
3855
3856 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3857                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3858 {
3859         return 0;
3860 }
3861
3862 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3863
3864 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3865 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3866 #endif
3867
3868 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3869 {
3870         return NULL;
3871 }
3872 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3873 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
3874 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3875
3876 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3877
3878 /**************************************************
3879  * CFS operations on tasks:
3880  */
3881
3882 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3883 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3884 {
3885         struct sched_entity *se = &p->se;
3886         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3887
3888         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3889
3890         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3891                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3892                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3893                 s64 delta = slice - ran;
3894
3895                 if (delta < 0) {
3896                         if (rq->curr == p)
3897                                 resched_curr(rq);
3898                         return;
3899                 }
3900                 hrtick_start(rq, delta);
3901         }
3902 }
3903
3904 /*
3905  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3906  * current task is from our class and nr_running is low enough
3907  * to matter.
3908  */
3909 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3910 {
3911         struct task_struct *curr = rq->curr;
3912
3913         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3914                 return;
3915
3916         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3917                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3918 }
3919 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3920 static inline void
3921 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3922 {
3923 }
3924
3925 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3926 {
3927 }
3928 #endif
3929
3930 /*
3931  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3932  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3933  * then put the task into the rbtree:
3934  */
3935 static void
3936 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3937 {
3938         struct cfs_rq *cfs_rq;
3939         struct sched_entity *se = &p->se;
3940
3941         for_each_sched_entity(se) {
3942                 if (se->on_rq)
3943                         break;
3944                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3945                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3946
3947                 /*
3948                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3949                  *
3950                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3951                  * post the final h_nr_running increment below.
3952                 */
3953                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3954                         break;
3955                 cfs_rq->h_nr_running++;
3956
3957                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3958         }
3959
3960         for_each_sched_entity(se) {
3961                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3962                 cfs_rq->h_nr_running++;
3963
3964                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3965                         break;
3966
3967                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3968                 update_entity_load_avg(se, 1);
3969         }
3970
3971         if (!se) {
3972                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3973                 add_nr_running(rq, 1);
3974         }
3975         hrtick_update(rq);
3976 }
3977
3978 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3979
3980 /*
3981  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3982  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3983  * update the fair scheduling stats:
3984  */
3985 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3986 {
3987         struct cfs_rq *cfs_rq;
3988         struct sched_entity *se = &p->se;
3989         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3990
3991         for_each_sched_entity(se) {
3992                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3993                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3994
3995                 /*
3996                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3997                  *
3998                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3999                  * post the final h_nr_running decrement below.
4000                 */
4001                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4002                         break;
4003                 cfs_rq->h_nr_running--;
4004
4005                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4006                 if (cfs_rq->load.weight) {
4007                         /*
4008                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4009                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4010                          */
4011                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4012                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4013
4014                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4015                         se = parent_entity(se);
4016                         break;
4017                 }
4018                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4019         }
4020
4021         for_each_sched_entity(se) {
4022                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4023                 cfs_rq->h_nr_running--;
4024
4025                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4026                         break;
4027
4028                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4029                 update_entity_load_avg(se, 1);
4030         }
4031
4032         if (!se) {
4033                 sub_nr_running(rq, 1);
4034                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4035         }
4036         hrtick_update(rq);
4037 }
4038
4039 #ifdef CONFIG_SMP
4040 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4041 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4042 {
4043         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4044 }
4045
4046 /*
4047  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4048  * according to the scheduling class and "nice" value.
4049  *
4050  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4051  * balance conservatively.
4052  */
4053 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4054 {
4055         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4056         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4057
4058         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4059                 return total;
4060
4061         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4062 }
4063
4064 /*
4065  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4066  * according to the scheduling class and "nice" value.
4067  */
4068 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4069 {
4070         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4071         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4072
4073         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4074                 return total;
4075
4076         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4077 }
4078
4079 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4080 {
4081         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4082 }
4083
4084 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4085 {
4086         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4087         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
4088         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4089
4090         if (nr_running)
4091                 return load_avg / nr_running;
4092
4093         return 0;
4094 }
4095
4096 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4097 {
4098         /*
4099          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4100          * about the boundary, really active task won't care
4101          * about the loss.
4102          */
4103         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4104                 current->wakee_flips >>= 1;
4105                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4106         }
4107
4108         if (current->last_wakee != p) {
4109                 current->last_wakee = p;
4110                 current->wakee_flips++;
4111         }
4112 }
4113
4114 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4115 {
4116         struct sched_entity *se = &p->se;
4117         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4118         u64 min_vruntime;
4119
4120 #ifndef CONFIG_64BIT
4121         u64 min_vruntime_copy;
4122
4123         do {
4124                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4125                 smp_rmb();
4126                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4127         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4128 #else
4129         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4130 #endif
4131
4132         se->vruntime -= min_vruntime;
4133         record_wakee(p);
4134 }
4135
4136 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4137 /*
4138  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4139  *
4140  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4141  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4142  * can calculate the shift in shares.
4143  *
4144  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4145  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4146  * total group weight.
4147  *
4148  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4149  * distribution (s_i) using:
4150  *
4151  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4152  *
4153  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4154  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4155  * shares distribution (s_i):
4156  *
4157  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4158  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4159  *
4160  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4161  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4162  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4163  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4164  *
4165  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4166  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4167  *
4168  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4169  *
4170  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4171  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4172  * weight and shares distributions like:
4173  *
4174  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4175  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4176  *
4177  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4178  *
4179  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4180  *
4181  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4182  *
4183  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4184  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4185  * 4/7) times the weight of the group.
4186  */
4187 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4188 {
4189         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4190
4191         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4192                 return wl;
4193
4194         for_each_sched_entity(se) {
4195                 long w, W;
4196
4197                 tg = se->my_q->tg;
4198
4199                 /*
4200                  * W = @wg + \Sum rw_j
4201                  */
4202                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4203
4204                 /*
4205                  * w = rw_i + @wl
4206                  */
4207                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4208
4209                 /*
4210                  * wl = S * s'_i; see (2)
4211                  */
4212                 if (W > 0 && w < W)
4213                         wl = (w * tg->shares) / W;
4214                 else
4215                         wl = tg->shares;
4216
4217                 /*
4218                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4219                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4220                  * calc_cfs_shares().
4221                  */
4222                 if (wl < MIN_SHARES)
4223                         wl = MIN_SHARES;
4224
4225                 /*
4226                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4227                  */
4228                 wl -= se->load.weight;
4229
4230                 /*
4231                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4232                  * the final effective load change on the root group. Since
4233                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4234                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4235                  * resulting from this level per the above.
4236                  */
4237                 wg = 0;
4238         }
4239
4240         return wl;
4241 }
4242 #else
4243
4244 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4245 {
4246         return wl;
4247 }
4248
4249 #endif
4250
4251 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4252 {
4253         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4254
4255         /*
4256          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4257          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4258          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4259          */
4260         if (p->wakee_flips > factor) {
4261                 /*
4262                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4263                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4264                  * it alone.
4265                  */
4266                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4267                         return 1;
4268         }
4269
4270         return 0;
4271 }
4272
4273 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4274 {
4275         s64 this_load, load;
4276         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4277         unsigned long tl_per_task;
4278         struct task_group *tg;
4279         unsigned long weight;
4280         int balanced;
4281
4282         /*
4283          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4284          * ourselves around too much.
4285          */
4286         if (wake_wide(p))
4287                 return 0;
4288
4289         idx       = sd->wake_idx;
4290         this_cpu  = smp_processor_id();
4291         prev_cpu  = task_cpu(p);
4292         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4293         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4294
4295         /*
4296          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4297          * effect of the currently running task from the load
4298          * of the current CPU:
4299          */
4300         if (sync) {
4301                 tg = task_group(current);
4302                 weight = current->se.load.weight;
4303
4304                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4305                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4306         }
4307
4308         tg = task_group(p);
4309         weight = p->se.load.weight;
4310
4311         /*
4312          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4313          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4314          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4315          * about that, so that's good too.
4316          *
4317          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4318          * task to be woken on this_cpu.
4319          */
4320         if (this_load > 0) {
4321                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4322
4323                 this_eff_load = 100;
4324                 this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4325                 this_eff_load *= this_load +
4326                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4327
4328                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4329                 prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4330                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4331
4332                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4333         } else
4334                 balanced = true;
4335
4336         /*
4337          * If the currently running task will sleep within
4338          * a reasonable amount of time then attract this newly
4339          * woken task:
4340          */
4341         if (sync && balanced)
4342                 return 1;
4343
4344         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4345         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4346
4347         if (balanced ||
4348             (this_load <= load &&
4349              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4350                 /*
4351                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4352                  * p is cache cold in this domain, and
4353                  * there is no bad imbalance.
4354                  */
4355                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4356                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4357
4358                 return 1;
4359         }
4360         return 0;
4361 }
4362
4363 /*
4364  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4365  * domain.
4366  */
4367 static struct sched_group *
4368 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4369                   int this_cpu, int sd_flag)
4370 {
4371         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4372         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4373         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4374         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4375
4376         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4377                 load_idx = sd->wake_idx;
4378
4379         do {
4380                 unsigned long load, avg_load;
4381                 int local_group;
4382                 int i;
4383
4384                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4385                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4386                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4387                         continue;
4388
4389                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4390                                                sched_group_cpus(group));
4391
4392                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4393                 avg_load = 0;
4394
4395                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4396                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4397                         if (local_group)
4398                                 load = source_load(i, load_idx);
4399                         else
4400                                 load = target_load(i, load_idx);
4401
4402                         avg_load += load;
4403                 }
4404
4405                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4406                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4407
4408                 if (local_group) {
4409                         this_load = avg_load;
4410                 } else if (avg_load < min_load) {
4411                         min_load = avg_load;
4412                         idlest = group;
4413                 }
4414         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4415
4416         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4417                 return NULL;
4418         return idlest;
4419 }
4420
4421 /*
4422  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4423  */
4424 static int
4425 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4426 {
4427         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4428         int idlest = -1;
4429         int i;
4430
4431         /* Traverse only the allowed CPUs */
4432         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4433                 load = weighted_cpuload(i);
4434
4435                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4436                         min_load = load;
4437                         idlest = i;
4438                 }
4439         }
4440
4441         return idlest;
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4446  */
4447 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4448 {
4449         struct sched_domain *sd;
4450         struct sched_group *sg;
4451         int i = task_cpu(p);
4452
4453         if (idle_cpu(target))
4454                 return target;
4455
4456         /*
4457          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4458          */
4459         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4460                 return i;
4461
4462         /*
4463          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4464          */
4465         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4466         for_each_lower_domain(sd) {
4467                 sg = sd->groups;
4468                 do {
4469                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4470                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4471                                 goto next;
4472
4473                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4474                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4475                                         goto next;
4476                         }
4477
4478                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4479                                         tsk_cpus_allowed(p));
4480                         goto done;
4481 next:
4482                         sg = sg->next;
4483                 } while (sg != sd->groups);
4484         }
4485 done:
4486         return target;
4487 }
4488
4489 /*
4490  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4491  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4492  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4493  *
4494  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4495  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4496  *
4497  * Returns the target cpu number.
4498  *
4499  * preempt must be disabled.
4500  */
4501 static int
4502 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4503 {
4504         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4505         int cpu = smp_processor_id();
4506         int new_cpu = cpu;
4507         int want_affine = 0;
4508         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4509
4510         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4511                 return prev_cpu;
4512
4513         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4514                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4515                         want_affine = 1;
4516                 new_cpu = prev_cpu;
4517         }
4518
4519         rcu_read_lock();
4520         for_each_domain(cpu, tmp) {
4521                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4522                         continue;
4523
4524                 /*
4525                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4526                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4527                  */
4528                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4529                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4530                         affine_sd = tmp;
4531                         break;
4532                 }
4533
4534                 if (tmp->flags & sd_flag)
4535                         sd = tmp;
4536         }
4537
4538         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4539                 prev_cpu = cpu;
4540
4541         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4542                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4543                 goto unlock;
4544         }
4545
4546         while (sd) {
4547                 struct sched_group *group;
4548                 int weight;
4549
4550                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4551                         sd = sd->child;
4552                         continue;
4553                 }
4554
4555                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4556                 if (!group) {
4557                         sd = sd->child;
4558                         continue;
4559                 }
4560
4561                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4562                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4563                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4564                         sd = sd->child;
4565                         continue;
4566                 }
4567
4568                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4569                 cpu = new_cpu;
4570                 weight = sd->span_weight;
4571                 sd = NULL;
4572                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4573                         if (weight <= tmp->span_weight)
4574                                 break;
4575                         if (tmp->flags & sd_flag)
4576                                 sd = tmp;
4577                 }
4578                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4579         }
4580 unlock:
4581         rcu_read_unlock();
4582
4583         return new_cpu;
4584 }
4585
4586 /*
4587  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4588  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4589  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4590  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4591  */
4592 static void
4593 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4594 {
4595         struct sched_entity *se = &p->se;
4596         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4597
4598         /*
4599          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4600          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4601          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4602          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4603          */
4604         if (se->avg.decay_count) {
4605                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4606                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4607                                                 &cfs_rq->removed_load);
4608         }
4609
4610         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4611         se->exec_start = 0;
4612 }
4613 #endif /* CONFIG_SMP */
4614
4615 static unsigned long
4616 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4617 {
4618         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4619
4620         /*
4621          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4622          * to virtual-time in his units.
4623          *
4624          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4625          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4626          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4627          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4628          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4629          *
4630          * This is especially important for buddies when the leftmost
4631          * task is higher priority than the buddy.
4632          */
4633         return calc_delta_fair(gran, se);
4634 }
4635
4636 /*
4637  * Should 'se' preempt 'curr'.
4638  *
4639  *             |s1
4640  *        |s2
4641  *   |s3
4642  *         g
4643  *      |<--->|c
4644  *
4645  *  w(c, s1) = -1
4646  *  w(c, s2) =  0
4647  *  w(c, s3) =  1
4648  *
4649  */
4650 static int
4651 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4652 {
4653         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4654
4655         if (vdiff <= 0)
4656                 return -1;
4657
4658         gran = wakeup_gran(curr, se);
4659         if (vdiff > gran)
4660                 return 1;
4661
4662         return 0;
4663 }
4664
4665 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4666 {
4667         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4668                 return;
4669
4670         for_each_sched_entity(se)
4671                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4672 }
4673
4674 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4675 {
4676         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4677                 return;
4678
4679         for_each_sched_entity(se)
4680                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4681 }
4682
4683 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4684 {
4685         for_each_sched_entity(se)
4686                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4687 }
4688
4689 /*
4690  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4691  */
4692 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4693 {
4694         struct task_struct *curr = rq->curr;
4695         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4696         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4697         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4698         int next_buddy_marked = 0;
4699
4700         if (unlikely(se == pse))
4701                 return;
4702
4703         /*
4704          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4705          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4706          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4707          * next-buddy nomination below.
4708          */
4709         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4710                 return;
4711
4712         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4713                 set_next_buddy(pse);
4714                 next_buddy_marked = 1;
4715         }
4716
4717         /*
4718          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4719          * wake up path.
4720          *
4721          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4722          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4723          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4724          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4725          * below.
4726          */
4727         if (test_tsk_need_resched(curr))
4728                 return;
4729
4730         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4731         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4732             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4733                 goto preempt;
4734
4735         /*
4736          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4737          * is driven by the tick):
4738          */
4739         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4740                 return;
4741
4742         find_matching_se(&se, &pse);
4743         update_curr(cfs_rq_of(se));
4744         BUG_ON(!pse);
4745         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4746                 /*
4747                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4748                  * triggering this preemption.
4749                  */
4750                 if (!next_buddy_marked)
4751                         set_next_buddy(pse);
4752                 goto preempt;
4753         }
4754
4755         return;
4756
4757 preempt:
4758         resched_curr(rq);
4759         /*
4760          * Only set the backward buddy when the current task is still
4761          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4762          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4763          * point, either of which can * drop the rq lock.
4764          *
4765          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4766          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4767          */
4768         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4769                 return;
4770
4771         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4772                 set_last_buddy(se);
4773 }
4774
4775 static struct task_struct *
4776 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4777 {
4778         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4779         struct sched_entity *se;
4780         struct task_struct *p;
4781         int new_tasks;
4782
4783 again:
4784 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4785         if (!cfs_rq->nr_running)
4786                 goto idle;
4787
4788         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4789                 goto simple;
4790
4791         /*
4792          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4793          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4794          *
4795          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4796          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4797          */
4798
4799         do {
4800                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4801
4802                 /*
4803                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4804                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4805                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4806                  * forget we've ever seen it.
4807                  */
4808                 if (curr && curr->on_rq)
4809                         update_curr(cfs_rq);
4810                 else
4811                         curr = NULL;
4812
4813                 /*
4814                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4815                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4816                  * nr_running test will indeed be correct.
4817                  */
4818                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4819                         goto simple;
4820
4821                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4822                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4823         } while (cfs_rq);
4824
4825         p = task_of(se);
4826
4827         /*
4828          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4829          * is a different task than we started out with, try and touch the
4830          * least amount of cfs_rqs.
4831          */
4832         if (prev != p) {
4833                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4834
4835                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4836                         int se_depth = se->depth;
4837                         int pse_depth = pse->depth;
4838
4839                         if (se_depth <= pse_depth) {
4840                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4841                                 pse = parent_entity(pse);
4842                         }
4843                         if (se_depth >= pse_depth) {
4844                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4845                                 se = parent_entity(se);
4846                         }
4847                 }
4848
4849                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4850                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4851         }
4852
4853         if (hrtick_enabled(rq))
4854                 hrtick_start_fair(rq, p);
4855
4856         return p;
4857 simple:
4858         cfs_rq = &rq->cfs;
4859 #endif
4860
4861         if (!cfs_rq->nr_running)
4862                 goto idle;
4863
4864         put_prev_task(rq, prev);
4865
4866         do {
4867                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4868                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4869                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4870         } while (cfs_rq);
4871
4872         p = task_of(se);
4873
4874         if (hrtick_enabled(rq))
4875                 hrtick_start_fair(rq, p);
4876
4877         return p;
4878
4879 idle:
4880         new_tasks = idle_balance(rq);
4881         /*
4882          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4883          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4884          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4885          */
4886         if (new_tasks < 0)
4887                 return RETRY_TASK;
4888
4889         if (new_tasks > 0)
4890                 goto again;
4891
4892         return NULL;
4893 }
4894
4895 /*
4896  * Account for a descheduled task:
4897  */
4898 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4899 {
4900         struct sched_entity *se = &prev->se;
4901         struct cfs_rq *cfs_rq;
4902
4903         for_each_sched_entity(se) {
4904                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4905                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4906         }
4907 }
4908
4909 /*
4910  * sched_yield() is very simple
4911  *
4912  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4913  */
4914 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4915 {
4916         struct task_struct *curr = rq->curr;
4917         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4918         struct sched_entity *se = &curr->se;
4919
4920         /*
4921          * Are we the only task in the tree?
4922          */
4923         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4924                 return;
4925
4926         clear_buddies(cfs_rq, se);
4927
4928         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4929                 update_rq_clock(rq);
4930                 /*
4931                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4932                  */
4933                 update_curr(cfs_rq);
4934                 /*
4935                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4936                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4937                  * and double the fastpath cost.
4938                  */
4939                  rq->skip_clock_update = 1;
4940         }
4941
4942         set_skip_buddy(se);
4943 }
4944
4945 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4946 {
4947         struct sched_entity *se = &p->se;
4948
4949         /* throttled hierarchies are not runnable */
4950         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4951                 return false;
4952
4953         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4954         set_next_buddy(se);
4955
4956         yield_task_fair(rq);
4957
4958         return true;
4959 }
4960
4961 #ifdef CONFIG_SMP
4962 /**************************************************
4963  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4964  *
4965  * BASICS
4966  *
4967  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4968  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4969  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4970  *
4971  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4972  *
4973  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4974  * W_i,0 is defined as:
4975  *
4976  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4977  *
4978  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4979  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4980  *
4981  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4982  * weight:
4983  *
4984  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4985  *
4986  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
4987  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4988  * can also include other factors [XXX].
4989  *
4990  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
4991  * directly from (1):
4992  *
4993  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
4994  *
4995  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
4996  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
4997  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
4998  *
4999  * [XXX expand on:
5000  *     - infeasible weights;
5001  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5002  *
5003  *
5004  * SCHED DOMAINS
5005  *
5006  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5007  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5008  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5009  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5010  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5011  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5012  * the groups.
5013  *
5014  * This yields:
5015  *
5016  *     log_2 n     1     n
5017  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5018  *     i = 0      2^i   2^i
5019  *                               `- size of each group
5020  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5021  *         |         `- freq
5022  *         `- sum over all levels
5023  *
5024  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5025  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5026  *
5027  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5028  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5029  *
5030  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5031  *
5032  *             log_2 n     
5033  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5034  *             k = 0
5035  *
5036  * And you'll find that:
5037  *
5038  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5039  *
5040  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5041  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5042  * of:
5043  *
5044  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5045  *
5046  *
5047  * WORK CONSERVING
5048  *
5049  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5050  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5051  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5052  *
5053  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5054  * time.
5055  *
5056  * [XXX more?]
5057  *
5058  *
5059  * CGROUPS
5060  *
5061  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5062  *
5063  *                                s_k,i
5064  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5065  *                                 S_k
5066  *
5067  * Where
5068  *
5069  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5070  *
5071  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5072  *
5073  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5074  * property.
5075  *
5076  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5077  *      rewrite all of this once again.]
5078  */ 
5079
5080 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5081
5082 enum fbq_type { regular, remote, all };
5083
5084 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5085 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5086 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5087 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5088
5089 struct lb_env {
5090         struct sched_domain     *sd;
5091
5092         struct rq               *src_rq;
5093         int                     src_cpu;
5094
5095         int                     dst_cpu;
5096         struct rq               *dst_rq;
5097
5098         struct cpumask          *dst_grpmask;
5099         int                     new_dst_cpu;
5100         enum cpu_idle_type      idle;
5101         long                    imbalance;
5102         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5103         struct cpumask          *cpus;
5104
5105         unsigned int            flags;
5106
5107         unsigned int            loop;
5108         unsigned int            loop_break;
5109         unsigned int            loop_max;
5110
5111         enum fbq_type           fbq_type;
5112         struct list_head        tasks;
5113 };
5114
5115 /*
5116  * Is this task likely cache-hot:
5117  */
5118 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5119 {
5120         s64 delta;
5121
5122         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5123
5124         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5125                 return 0;
5126
5127         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5128                 return 0;
5129
5130         /*
5131          * Buddy candidates are cache hot:
5132          */
5133         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5134                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5135                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5136                 return 1;
5137
5138         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5139                 return 1;
5140         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5141                 return 0;
5142
5143         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5144
5145         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5146 }
5147
5148 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5149 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5150 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5151 {
5152         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5153         int src_nid, dst_nid;
5154
5155         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5156             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5157                 return false;
5158         }
5159
5160         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5161         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5162
5163         if (src_nid == dst_nid)
5164                 return false;
5165
5166         if (numa_group) {
5167                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5168                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5169                         return false;
5170
5171                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5172                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5173                         return true;
5174
5175                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5176         }
5177
5178         /* Encourage migration to the preferred node. */
5179         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5180                 return true;
5181
5182         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5183 }
5184
5185
5186 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5187 {
5188         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5189         int src_nid, dst_nid;
5190
5191         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5192                 return false;
5193
5194         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5195                 return false;
5196
5197         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5198         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5199
5200         if (src_nid == dst_nid)
5201                 return false;
5202
5203         if (numa_group) {
5204                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5205                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5206                         return false;
5207
5208                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5209                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5210                         return true;
5211
5212                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5213         }
5214
5215         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5216         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5217                 return true;
5218
5219         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5220 }
5221
5222 #else
5223 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5224                                              struct lb_env *env)
5225 {
5226         return false;
5227 }
5228
5229 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5230                                              struct lb_env *env)
5231 {
5232         return false;
5233 }
5234 #endif
5235
5236 /*
5237  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5238  */
5239 static
5240 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5241 {
5242         int tsk_cache_hot = 0;
5243
5244         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5245
5246         /*
5247          * We do not migrate tasks that are:
5248          * 1) throttled_lb_pair, or
5249          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5250          * 3) running (obviously), or
5251          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5252          */
5253         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5254                 return 0;
5255
5256         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5257                 int cpu;
5258
5259                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5260
5261                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5262
5263                 /*
5264                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5265                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5266                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5267                  *
5268                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5269                  * one in current iteration.
5270                  */
5271                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5272                         return 0;
5273
5274                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5275                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5276                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5277                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5278                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5279                                 break;
5280                         }
5281                 }
5282
5283                 return 0;
5284         }
5285
5286         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5287         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5288
5289         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5290                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5291                 return 0;
5292         }
5293
5294         /*
5295          * Aggressive migration if:
5296          * 1) destination numa is preferred
5297          * 2) task is cache cold, or
5298          * 3) too many balance attempts have failed.
5299          */
5300         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5301         if (!tsk_cache_hot)
5302                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5303
5304         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
5305 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
5306                 if (tsk_cache_hot) {
5307                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5308                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5309                 }
5310 #endif
5311                 return 1;
5312         }
5313
5314         if (!tsk_cache_hot ||
5315                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5316
5317                 if (tsk_cache_hot) {
5318                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5319                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5320                 }
5321
5322                 return 1;
5323         }
5324
5325         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5326         return 0;
5327 }
5328
5329 /*
5330  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5331  */
5332 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5333 {
5334         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5335
5336         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5337         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5338         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5339 }
5340
5341 /*
5342  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5343  * part of active balancing operations within "domain".
5344  *
5345  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5346  */
5347 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5348 {
5349         struct task_struct *p, *n;
5350
5351         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5352
5353         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5354                 if (!can_migrate_task(p, env))
5355                         continue;
5356
5357                 detach_task(p, env);
5358
5359                 /*
5360                  * Right now, this is only the second place where
5361                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5362                  * so we can safely collect stats here rather than
5363                  * inside detach_tasks().
5364                  */
5365                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5366                 return p;
5367         }
5368         return NULL;
5369 }
5370
5371 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5372
5373 /*
5374  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5375  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5376  *
5377  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5378  */
5379 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5380 {
5381         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5382         struct task_struct *p;
5383         unsigned long load;
5384         int detached = 0;
5385
5386         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5387
5388         if (env->imbalance <= 0)
5389                 return 0;
5390
5391         while (!list_empty(tasks)) {
5392                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5393
5394                 env->loop++;
5395                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5396                 if (env->loop > env->loop_max)
5397                         break;
5398
5399                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5400                 if (env->loop > env->loop_break) {
5401                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5402                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5403                         break;
5404                 }
5405
5406                 if (!can_migrate_task(p, env))
5407                         goto next;
5408
5409                 load = task_h_load(p);
5410
5411                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5412                         goto next;
5413
5414                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5415                         goto next;
5416
5417                 detach_task(p, env);
5418                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5419
5420                 detached++;
5421                 env->imbalance -= load;
5422
5423 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5424                 /*
5425                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5426                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5427                  * the critical section.
5428                  */
5429                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5430                         break;
5431 #endif
5432
5433                 /*
5434                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5435                  * weighted load.
5436                  */
5437                 if (env->imbalance <= 0)
5438                         break;
5439
5440                 continue;
5441 next:
5442                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5443         }
5444
5445         /*
5446          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5447          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5448          * than inside detach_one_task().
5449          */
5450         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5451
5452         return detached;
5453 }
5454
5455 /*
5456  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5457  */
5458 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5459 {
5460         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5461
5462         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5463         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5464         activate_task(rq, p, 0);
5465         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5466 }
5467
5468 /*
5469  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5470  * its new rq.
5471  */
5472 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5473 {
5474         raw_spin_lock(&rq->lock);
5475         attach_task(rq, p);
5476         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5477 }
5478
5479 /*
5480  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5481  * new rq.
5482  */
5483 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5484 {
5485         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5486         struct task_struct *p;
5487
5488         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5489
5490         while (!list_empty(tasks)) {
5491                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5492                 list_del_init(&p->se.group_node);
5493
5494                 attach_task(env->dst_rq, p);
5495         }
5496
5497         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5498 }
5499
5500 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5501 /*
5502  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5503  */
5504 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5505 {
5506         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5507         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5508
5509         /* throttled entities do not contribute to load */
5510         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5511                 return;
5512
5513         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5514
5515         if (se) {
5516                 update_entity_load_avg(se, 1);
5517                 /*
5518                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5519                  * list removal.  This generally implies that all our children
5520                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5521                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5522                  * at enqueue.
5523                  *
5524                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5525                  */
5526                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5527                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5528         } else {
5529                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5530                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5531         }
5532 }
5533
5534 static void update_blocked_averages(int cpu)
5535 {
5536         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5537         struct cfs_rq *cfs_rq;
5538         unsigned long flags;
5539
5540         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5541         update_rq_clock(rq);
5542         /*
5543          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5544          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5545          */
5546         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5547                 /*
5548                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5549                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5550                  * groups does not result in continually extending hold time.
5551                  */
5552                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5553         }
5554
5555         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5556 }
5557
5558 /*
5559  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5560  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5561  * group is a fraction of its parents load.
5562  */
5563 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5564 {
5565         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5566         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5567         unsigned long now = jiffies;
5568         unsigned long load;
5569
5570         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5571                 return;
5572
5573         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5574         for_each_sched_entity(se) {
5575                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5576                 cfs_rq->h_load_next = se;
5577                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5578                         break;
5579         }
5580
5581         if (!se) {
5582                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5583                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5584         }
5585
5586         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5587                 load = cfs_rq->h_load;
5588                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5589                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5590                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5591                 cfs_rq->h_load = load;
5592                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5593         }
5594 }
5595
5596 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5597 {
5598         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5599
5600         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5601         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5602                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5603 }
5604 #else
5605 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5606 {
5607 }
5608
5609 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5610 {
5611         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5612 }
5613 #endif
5614
5615 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5616
5617 enum group_type {
5618         group_other = 0,
5619         group_imbalanced,
5620         group_overloaded,
5621 };
5622
5623 /*
5624  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5625  */
5626 struct sg_lb_stats {
5627         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5628         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5629         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5630         unsigned long load_per_task;
5631         unsigned long group_capacity;
5632         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5633         unsigned int group_capacity_factor;
5634         unsigned int idle_cpus;
5635         unsigned int group_weight;
5636         enum group_type group_type;
5637         int group_has_free_capacity;
5638 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5639         unsigned int nr_numa_running;
5640         unsigned int nr_preferred_running;
5641 #endif
5642 };
5643
5644 /*
5645  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5646  *               during load balancing.
5647  */
5648 struct sd_lb_stats {
5649         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5650         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5651         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5652         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5653         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5654
5655         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5656         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5657 };
5658
5659 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5660 {
5661         /*
5662          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5663          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5664          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5665          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5666          */
5667         *sds = (struct sd_lb_stats){
5668                 .busiest = NULL,
5669                 .local = NULL,
5670                 .total_load = 0UL,
5671                 .total_capacity = 0UL,
5672                 .busiest_stat = {
5673                         .avg_load = 0UL,
5674                         .sum_nr_running = 0,
5675                         .group_type = group_other,
5676                 },
5677         };
5678 }
5679
5680 /**
5681  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5682  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5683  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5684  *
5685  * Return: The load index.
5686  */
5687 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5688                                         enum cpu_idle_type idle)
5689 {
5690         int load_idx;
5691
5692         switch (idle) {
5693         case CPU_NOT_IDLE:
5694                 load_idx = sd->busy_idx;
5695                 break;
5696
5697         case CPU_NEWLY_IDLE:
5698                 load_idx = sd->newidle_idx;
5699                 break;
5700         default:
5701                 load_idx = sd->idle_idx;
5702                 break;
5703         }
5704
5705         return load_idx;
5706 }
5707
5708 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5709 {
5710         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5711 }
5712
5713 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5714 {
5715         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5716 }
5717
5718 static unsigned long default_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5719 {
5720         unsigned long weight = sd->span_weight;
5721         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5722
5723         smt_gain /= weight;
5724
5725         return smt_gain;
5726 }
5727
5728 unsigned long __weak arch_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5729 {
5730         return default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5731 }
5732
5733 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5734 {
5735         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5736         u64 total, available, age_stamp, avg;
5737         s64 delta;
5738
5739         /*
5740          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5741          * we read them once before doing sanity checks on them.
5742          */
5743         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5744         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5745
5746         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5747         if (unlikely(delta < 0))
5748                 delta = 0;
5749
5750         total = sched_avg_period() + delta;
5751
5752         if (unlikely(total < avg)) {
5753                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5754                 available = 0;
5755         } else {
5756                 available = total - avg;
5757         }
5758
5759         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5760                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5761
5762         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5763
5764         return div_u64(available, total);
5765 }
5766
5767 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5768 {
5769         unsigned long weight = sd->span_weight;
5770         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5771         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5772
5773         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && weight > 1) {
5774                 if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5775                         capacity *= arch_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5776                 else
5777                         capacity *= default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5778
5779                 capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5780         }
5781
5782         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5783
5784         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5785                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5786         else
5787                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5788
5789         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5790
5791         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5792         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5793
5794         if (!capacity)
5795                 capacity = 1;
5796
5797         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5798         sdg->sgc->capacity = capacity;
5799 }
5800
5801 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5802 {
5803         struct sched_domain *child = sd->child;
5804         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5805         unsigned long capacity, capacity_orig;
5806         unsigned long interval;
5807
5808         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5809         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5810         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5811
5812         if (!child) {
5813                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5814                 return;
5815         }
5816
5817         capacity_orig = capacity = 0;
5818
5819         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5820                 /*
5821                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5822                  * span the current group.
5823                  */
5824
5825                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5826                         struct sched_group_capacity *sgc;
5827                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5828
5829                         /*
5830                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5831                          * gets here before we've attached the domains to the
5832                          * runqueues.
5833                          *
5834                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5835                          * in update_cpu_capacity().
5836                          *
5837                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5838                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5839                          *
5840                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5841                          */
5842                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5843                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5844                                 capacity += capacity_of(cpu);
5845                                 continue;
5846                         }
5847
5848                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5849                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5850                         capacity += sgc->capacity;
5851                 }
5852         } else  {
5853                 /*
5854                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5855                  * span the current group.
5856                  */ 
5857
5858                 group = child->groups;
5859                 do {
5860                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5861                         capacity += group->sgc->capacity;
5862                         group = group->next;
5863                 } while (group != child->groups);
5864         }
5865
5866         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5867         sdg->sgc->capacity = capacity;
5868 }
5869
5870 /*
5871  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5872  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5873  * which on its own isn't powerful enough.
5874  *
5875  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5876  */
5877 static inline int
5878 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5879 {
5880         /*
5881          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5882          */
5883         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5884                 return 0;
5885
5886         /*
5887          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5888          */
5889         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5890                 return 1;
5891
5892         return 0;
5893 }
5894
5895 /*
5896  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5897  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5898  *
5899  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5900  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5901  * Something like:
5902  *
5903  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5904  *              *     * * *
5905  *
5906  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5907  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5908  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5909  *
5910  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5911  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5912  * moving tasks due to affinity constraints.
5913  *
5914  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5915  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5916  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5917  * to create an effective group imbalance.
5918  *
5919  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5920  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5921  * subtle and fragile situation.
5922  */
5923
5924 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5925 {
5926         return group->sgc->imbalance;
5927 }
5928
5929 /*
5930  * Compute the group capacity factor.
5931  *
5932  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5933  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5934  * and limit unit capacity with that.
5935  */
5936 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5937 {
5938         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5939         unsigned int capacity, capacity_orig;
5940
5941         capacity = group->sgc->capacity;
5942         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5943         cpus = group->group_weight;
5944
5945         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5946         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5947         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5948
5949         capacity_factor = min_t(unsigned,
5950                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5951         if (!capacity_factor)
5952                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5953
5954         return capacity_factor;
5955 }
5956
5957 static enum group_type
5958 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
5959 {
5960         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5961                 return group_overloaded;
5962
5963         if (sg_imbalanced(group))
5964                 return group_imbalanced;
5965
5966         return group_other;
5967 }
5968
5969 /**
5970  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5971  * @env: The load balancing environment.
5972  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5973  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5974  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5975  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5976  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
5977  */
5978 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5979                         struct sched_group *group, int load_idx,
5980                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
5981                         bool *overload)
5982 {
5983         unsigned long load;
5984         int i;
5985
5986         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5987
5988         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5989                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5990
5991                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5992                 if (local_group)
5993                         load = target_load(i, load_idx);
5994                 else
5995                         load = source_load(i, load_idx);
5996
5997                 sgs->group_load += load;
5998                 sgs->sum_nr_running += rq->nr_running;
5999
6000                 if (rq->nr_running > 1)
6001                         *overload = true;
6002
6003 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6004                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6005                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6006 #endif
6007                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6008                 if (idle_cpu(i))
6009                         sgs->idle_cpus++;
6010         }
6011
6012         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6013         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6014         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6015
6016         if (sgs->sum_nr_running)
6017                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6018
6019         sgs->group_weight = group->group_weight;
6020         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6021         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6022
6023         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6024                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6025 }
6026
6027 /**
6028  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6029  * @env: The load balancing environment.
6030  * @sds: sched_domain statistics
6031  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6032  * @sgs: sched_group statistics
6033  *
6034  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6035  * busiest group.
6036  *
6037  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6038  * busiest group. %false otherwise.
6039  */
6040 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6041                                    struct sd_lb_stats *sds,
6042                                    struct sched_group *sg,
6043                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6044 {
6045         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6046
6047         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6048                 return true;
6049
6050         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6051                 return false;
6052
6053         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6054                 return false;
6055
6056         /* This is the busiest node in its class. */
6057         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6058                 return true;
6059
6060         /*
6061          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6062          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6063          * higher than ourself as busy.
6064          */
6065         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6066                 if (!sds->busiest)
6067                         return true;
6068
6069                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6070                         return true;
6071         }
6072
6073         return false;
6074 }
6075
6076 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6077 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6078 {
6079         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6080                 return regular;
6081         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6082                 return remote;
6083         return all;
6084 }
6085
6086 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6087 {
6088         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6089                 return regular;
6090         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6091                 return remote;
6092         return all;
6093 }
6094 #else
6095 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6096 {
6097         return all;
6098 }
6099
6100 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6101 {
6102         return regular;
6103 }
6104 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6105
6106 /**
6107  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6108  * @env: The load balancing environment.
6109  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6110  */
6111 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6112 {
6113         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6114         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6115         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6116         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6117         bool overload = false;
6118
6119         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6120                 prefer_sibling = 1;
6121
6122         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6123
6124         do {
6125                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6126                 int local_group;
6127
6128                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6129                 if (local_group) {
6130                         sds->local = sg;
6131                         sgs = &sds->local_stat;
6132
6133                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6134                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6135                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6136                 }
6137
6138                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6139                                                 &overload);
6140
6141                 if (local_group)
6142                         goto next_group;
6143
6144                 /*
6145                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6146                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6147                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6148                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6149                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6150                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6151                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6152                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6153                  */
6154                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6155                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6156                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6157
6158                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6159                         sds->busiest = sg;
6160                         sds->busiest_stat = *sgs;
6161                 }
6162
6163 next_group:
6164                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6165                 sds->total_load += sgs->group_load;
6166                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6167
6168                 sg = sg->next;
6169         } while (sg != env->sd->groups);
6170
6171         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6172                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6173
6174         if (!env->sd->parent) {
6175                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6176                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6177                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6178         }
6179
6180 }
6181
6182 /**
6183  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6184  *                      sched doman.
6185  *
6186  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6187  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6188  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6189  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6190  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6191  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6192  *
6193  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6194  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6195  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6196  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6197  * number.
6198  *
6199  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6200  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6201  *
6202  * @env: The load balancing environment.
6203  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6204  */
6205 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6206 {
6207         int busiest_cpu;
6208
6209         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6210                 return 0;
6211
6212         if (!sds->busiest)
6213                 return 0;
6214
6215         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6216         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6217                 return 0;
6218
6219         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6220                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6221                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6222
6223         return 1;
6224 }
6225
6226 /**
6227  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6228  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6229  *                      load balancing.
6230  * @env: The load balancing environment.
6231  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6232  */
6233 static inline
6234 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6235 {
6236         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6237         unsigned int imbn = 2;
6238         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6239         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6240
6241         local = &sds->local_stat;
6242         busiest = &sds->busiest_stat;
6243
6244         if (!local->sum_nr_running)
6245                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6246         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6247                 imbn = 1;
6248
6249         scaled_busy_load_per_task =
6250                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6251                 busiest->group_capacity;
6252
6253         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6254             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6255                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6256                 return;
6257         }
6258
6259         /*
6260          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6261          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6262          * moving them.
6263          */
6264
6265         capa_now += busiest->group_capacity *
6266                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6267         capa_now += local->group_capacity *
6268                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6269         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6270
6271         /* Amount of load we'd subtract */
6272         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6273                 capa_move += busiest->group_capacity *
6274                             min(busiest->load_per_task,
6275                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6276         }
6277
6278         /* Amount of load we'd add */
6279         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6280             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6281                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6282                       local->group_capacity;
6283         } else {
6284                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6285                       local->group_capacity;
6286         }
6287         capa_move += local->group_capacity *
6288                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6289         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6290
6291         /* Move if we gain throughput */
6292         if (capa_move > capa_now)
6293                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6294 }
6295
6296 /**
6297  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6298  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6299  * @env: load balance environment
6300  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6301  */
6302 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6303 {
6304         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6305         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6306
6307         local = &sds->local_stat;
6308         busiest = &sds->busiest_stat;
6309
6310         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6311                 /*
6312                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6313                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6314                  */
6315                 busiest->load_per_task =
6316                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6317         }
6318
6319         /*
6320          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6321          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6322          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6323          */
6324         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6325             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6326                 env->imbalance = 0;
6327                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6328         }
6329
6330         /*
6331          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6332          */
6333         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6334             local->group_type   == group_overloaded) {
6335                 load_above_capacity =
6336                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6337
6338                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6339                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6340         }
6341
6342         /*
6343          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6344          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6345          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6346          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6347          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6348          * for the minimum possible imbalance.
6349          */
6350         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6351
6352         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6353         env->imbalance = min(
6354                 max_pull * busiest->group_capacity,
6355                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6356         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6357
6358         /*
6359          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6360          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6361          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6362          * moved
6363          */
6364         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6365                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6366 }
6367
6368 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6369
6370 /**
6371  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6372  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6373  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6374  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6375  * such a group exists.
6376  *
6377  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6378  * to restore balance.
6379  *
6380  * @env: The load balancing environment.
6381  *
6382  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6383  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6384  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6385  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6386  */
6387 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6388 {
6389         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6390         struct sd_lb_stats sds;
6391
6392         init_sd_lb_stats(&sds);
6393
6394         /*
6395          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6396          * this level.
6397          */
6398         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6399         local = &sds.local_stat;
6400         busiest = &sds.busiest_stat;
6401
6402         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6403             check_asym_packing(env, &sds))
6404                 return sds.busiest;
6405
6406         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6407         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6408                 goto out_balanced;
6409
6410         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6411                                                 / sds.total_capacity;
6412
6413         /*
6414          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6415          * work because they assume all things are equal, which typically
6416          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6417          */
6418         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6419                 goto force_balance;
6420
6421         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6422         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6423             !busiest->group_has_free_capacity)
6424                 goto force_balance;
6425
6426         /*
6427          * If the local group is more busy than the selected busiest group
6428          * don't try and pull any tasks.
6429          */
6430         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6431                 goto out_balanced;
6432
6433         /*
6434          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6435          * average load.
6436          */
6437         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6438                 goto out_balanced;
6439
6440         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6441                 /*
6442                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
6443                  * have more tasks than the number of available cpu's and
6444                  * there is no imbalance between this and busiest group
6445                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
6446                  */
6447                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
6448                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
6449                         goto out_balanced;
6450         } else {
6451                 /*
6452                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6453                  * imbalance_pct to be conservative.
6454                  */
6455                 if (100 * busiest->avg_load <=
6456                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6457                         goto out_balanced;
6458         }
6459
6460 force_balance:
6461         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6462         calculate_imbalance(env, &sds);
6463         return sds.busiest;
6464
6465 out_balanced:
6466         env->imbalance = 0;
6467         return NULL;
6468 }
6469
6470 /*
6471  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6472  */
6473 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6474                                      struct sched_group *group)
6475 {
6476         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6477         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6478         int i;
6479
6480         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6481                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6482                 enum fbq_type rt;
6483
6484                 rq = cpu_rq(i);
6485                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6486
6487                 /*
6488                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6489                  *  - regular: there are !numa tasks
6490                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6491                  *  - all:     there is no distinction
6492                  *
6493                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6494                  * ignore those when there's better options.
6495                  *
6496                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6497                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6498                  * queue by moving tasks around inside the node.
6499                  *
6500                  * If we cannot move enough load due to this classification
6501                  * the next pass will adjust the group classification and
6502                  * allow migration of more tasks.
6503                  *
6504                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6505                  */
6506                 if (rt > env->fbq_type)
6507                         continue;
6508
6509                 capacity = capacity_of(i);
6510                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6511                 if (!capacity_factor)
6512                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6513
6514                 wl = weighted_cpuload(i);
6515
6516                 /*
6517                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6518                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6519                  */
6520                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6521                         continue;
6522
6523                 /*
6524                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6525                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6526                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6527                  * potentially running at a lower capacity.
6528                  *
6529                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6530                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6531                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6532                  * our previous maximum.
6533                  */
6534                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6535                         busiest_load = wl;
6536                         busiest_capacity = capacity;
6537                         busiest = rq;
6538                 }
6539         }
6540
6541         return busiest;
6542 }
6543
6544 /*
6545  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6546  * so long as it is large enough.
6547  */
6548 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6549
6550 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6551 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6552
6553 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6554 {
6555         struct sched_domain *sd = env->sd;
6556
6557         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6558
6559                 /*
6560                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6561                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6562                  * lowest numbered CPUs.
6563                  */
6564                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6565                         return 1;
6566         }
6567
6568         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6569 }
6570
6571 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6572
6573 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6574 {
6575         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6576         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6577         int cpu, balance_cpu = -1;
6578
6579         /*
6580          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6581          * to do the newly idle load balance.
6582          */
6583         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6584                 return 1;
6585
6586         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6587         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6588         /* Try to find first idle cpu */
6589         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6590                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6591                         continue;
6592
6593                 balance_cpu = cpu;
6594                 break;
6595         }
6596
6597         if (balance_cpu == -1)
6598                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6599
6600         /*
6601          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6602          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6603          */
6604         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6605 }
6606
6607 /*
6608  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6609  * tasks if there is an imbalance.
6610  */
6611 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6612                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6613                         int *continue_balancing)
6614 {
6615         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6616         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6617         struct sched_group *group;
6618         struct rq *busiest;
6619         unsigned long flags;
6620         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6621
6622         struct lb_env env = {
6623                 .sd             = sd,
6624                 .dst_cpu        = this_cpu,
6625                 .dst_rq         = this_rq,
6626                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6627                 .idle           = idle,
6628                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6629                 .cpus           = cpus,
6630                 .fbq_type       = all,
6631                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6632         };
6633
6634         /*
6635          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6636          * other cpus in our group
6637          */
6638         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6639                 env.dst_grpmask = NULL;
6640
6641         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6642
6643         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6644
6645 redo:
6646         if (!should_we_balance(&env)) {
6647                 *continue_balancing = 0;
6648                 goto out_balanced;
6649         }
6650
6651         group = find_busiest_group(&env);
6652         if (!group) {
6653                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6654                 goto out_balanced;
6655         }
6656
6657         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6658         if (!busiest) {
6659                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6660                 goto out_balanced;
6661         }
6662
6663         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6664
6665         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6666
6667         ld_moved = 0;
6668         if (busiest->nr_running > 1) {
6669                 /*
6670                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6671                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6672                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6673                  * correctly treated as an imbalance.
6674                  */
6675                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6676                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6677                 env.src_rq    = busiest;
6678                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6679
6680 more_balance:
6681                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6682
6683                 /*
6684                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6685                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6686                  */
6687                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6688
6689                 /*
6690                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6691                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6692                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6693                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6694                  * See task_rq_lock() family for the details.
6695                  */
6696
6697                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6698
6699                 if (cur_ld_moved) {
6700                         attach_tasks(&env);
6701                         ld_moved += cur_ld_moved;
6702                 }
6703
6704                 local_irq_restore(flags);
6705
6706                 /*
6707                  * some other cpu did the load balance for us.
6708                  */
6709                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6710                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6711
6712                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6713                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6714                         goto more_balance;
6715                 }
6716
6717                 /*
6718                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6719                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6720                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6721                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6722                  * sched_group.
6723                  *
6724                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6725                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6726                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6727                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6728                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6729                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6730                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6731                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6732                  * This however should not happen so much in practice and
6733                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6734                  * excess load moved.
6735                  */
6736                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6737
6738                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6739                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6740
6741                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6742                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6743                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6744                         env.loop         = 0;
6745                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6746
6747                         /*
6748                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6749                          * need to continue with same src_cpu.
6750                          */
6751                         goto more_balance;
6752                 }
6753
6754                 /*
6755                  * We failed to reach balance because of affinity.
6756                  */
6757                 if (sd_parent) {
6758                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6759
6760                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6761                                 *group_imbalance = 1;
6762                         } else if (*group_imbalance)
6763                                 *group_imbalance = 0;
6764                 }
6765
6766                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6767                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6768                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6769                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6770                                 env.loop = 0;
6771                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6772                                 goto redo;
6773                         }
6774                         goto out_balanced;
6775                 }
6776         }
6777
6778         if (!ld_moved) {
6779                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6780                 /*
6781                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6782                  * We do not want newidle balance, which can be very
6783                  * frequent, pollute the failure counter causing
6784                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6785                  */
6786                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6787                         sd->nr_balance_failed++;
6788
6789                 if (need_active_balance(&env)) {
6790                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6791
6792                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6793                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6794                          * moved to this_cpu
6795                          */
6796                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6797                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6798                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6799                                                             flags);
6800                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6801                                 goto out_one_pinned;
6802                         }
6803
6804                         /*
6805                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6806                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6807                          * only after active load balance is finished.
6808                          */
6809                         if (!busiest->active_balance) {
6810                                 busiest->active_balance = 1;
6811                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6812                                 active_balance = 1;
6813                         }
6814                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6815
6816                         if (active_balance) {
6817                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6818                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6819                                         &busiest->active_balance_work);
6820                         }
6821
6822                         /*
6823                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6824                          * counter.
6825                          */
6826                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6827                 }
6828         } else
6829                 sd->nr_balance_failed = 0;
6830
6831         if (likely(!active_balance)) {
6832                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6833                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6834         } else {
6835                 /*
6836                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6837                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6838                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6839                  * detach_tasks).
6840                  */
6841                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6842                         sd->balance_interval *= 2;
6843         }
6844
6845         goto out;
6846
6847 out_balanced:
6848         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6849
6850         sd->nr_balance_failed = 0;
6851
6852 out_one_pinned:
6853         /* tune up the balancing interval */
6854         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6855                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6856                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6857                 sd->balance_interval *= 2;
6858
6859         ld_moved = 0;
6860 out:
6861         return ld_moved;
6862 }
6863
6864 static inline unsigned long
6865 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6866 {
6867         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6868
6869         if (cpu_busy)
6870                 interval *= sd->busy_factor;
6871
6872         /* scale ms to jiffies */
6873         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6874         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6875
6876         return interval;
6877 }
6878
6879 static inline void
6880 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6881 {
6882         unsigned long interval, next;
6883
6884         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6885         next = sd->last_balance + interval;
6886
6887         if (time_after(*next_balance, next))
6888                 *next_balance = next;
6889 }
6890
6891 /*
6892  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6893  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6894  */
6895 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6896 {
6897         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6898         int this_cpu = this_rq->cpu;
6899         struct sched_domain *sd;
6900         int pulled_task = 0;
6901         u64 curr_cost = 0;
6902
6903         idle_enter_fair(this_rq);
6904
6905         /*
6906          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6907          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6908          */
6909         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6910
6911         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6912             !this_rq->rd->overload) {
6913                 rcu_read_lock();
6914                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6915                 if (sd)
6916                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6917                 rcu_read_unlock();
6918
6919                 goto out;
6920         }
6921
6922         /*
6923          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6924          */
6925         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6926
6927         update_blocked_averages(this_cpu);
6928         rcu_read_lock();
6929         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6930                 int continue_balancing = 1;
6931                 u64 t0, domain_cost;
6932
6933                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6934                         continue;
6935
6936                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6937                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6938                         break;
6939                 }
6940
6941                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6942                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6943
6944                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6945                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6946                                                    &continue_balancing);
6947
6948                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6949                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6950                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6951
6952                         curr_cost += domain_cost;
6953                 }
6954
6955                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6956
6957                 /*
6958                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6959                  * now runnable tasks on this rq.
6960                  */
6961                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6962                         break;
6963         }
6964         rcu_read_unlock();
6965
6966         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6967
6968         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6969                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6970
6971         /*
6972          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
6973          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
6974          * pretend we pulled a task.
6975          */
6976         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
6977                 pulled_task = 1;
6978
6979 out:
6980         /* Move the next balance forward */
6981         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
6982                 this_rq->next_balance = next_balance;
6983
6984         /* Is there a task of a high priority class? */
6985         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
6986                 pulled_task = -1;
6987
6988         if (pulled_task) {
6989                 idle_exit_fair(this_rq);
6990                 this_rq->idle_stamp = 0;
6991         }
6992
6993         return pulled_task;
6994 }
6995
6996 /*
6997  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
6998  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
6999  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7000  * avoids physical / logical imbalances.
7001  */
7002 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7003 {
7004         struct rq *busiest_rq = data;
7005         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7006         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7007         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7008         struct sched_domain *sd;
7009         struct task_struct *p = NULL;
7010
7011         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7012
7013         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7014         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7015                      !busiest_rq->active_balance))
7016                 goto out_unlock;
7017
7018         /* Is there any task to move? */
7019         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7020                 goto out_unlock;
7021
7022         /*
7023          * This condition is "impossible", if it occurs
7024          * we need to fix it. Originally reported by
7025          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7026          */
7027         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7028
7029         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7030         rcu_read_lock();
7031         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7032                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7033                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7034                                 break;
7035         }
7036
7037         if (likely(sd)) {
7038                 struct lb_env env = {
7039                         .sd             = sd,
7040                         .dst_cpu        = target_cpu,
7041                         .dst_rq         = target_rq,
7042                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7043                         .src_rq         = busiest_rq,
7044                         .idle           = CPU_IDLE,
7045                 };
7046
7047                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7048
7049                 p = detach_one_task(&env);
7050                 if (p)
7051                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7052                 else
7053                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7054         }
7055         rcu_read_unlock();
7056 out_unlock:
7057         busiest_rq->active_balance = 0;
7058         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7059
7060         if (p)
7061                 attach_one_task(target_rq, p);
7062
7063         local_irq_enable();
7064
7065         return 0;
7066 }
7067
7068 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7069 {
7070         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7071 }
7072
7073 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7074 /*
7075  * idle load balancing details
7076  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7077  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7078  *   load balancing for all the idle CPUs.
7079  */
7080 static struct {
7081         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7082         atomic_t nr_cpus;
7083         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7084 } nohz ____cacheline_aligned;
7085
7086 static inline int find_new_ilb(void)
7087 {
7088         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7089
7090         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7091                 return ilb;
7092
7093         return nr_cpu_ids;
7094 }
7095
7096 /*
7097  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7098  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7099  * CPU (if there is one).
7100  */
7101 static void nohz_balancer_kick(void)
7102 {
7103         int ilb_cpu;
7104
7105         nohz.next_balance++;
7106
7107         ilb_cpu = find_new_ilb();
7108
7109         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7110                 return;
7111
7112         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7113                 return;
7114         /*
7115          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7116          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7117          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7118          * will be run before returning from the IPI.
7119          */
7120         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7121         return;
7122 }
7123
7124 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7125 {
7126         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7127                 /*
7128                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7129                  */
7130                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7131                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7132                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7133                 }
7134                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7135         }
7136 }
7137
7138 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7139 {
7140         struct sched_domain *sd;
7141         int cpu = smp_processor_id();
7142
7143         rcu_read_lock();
7144         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7145
7146         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7147                 goto unlock;
7148         sd->nohz_idle = 0;
7149
7150         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7151 unlock:
7152         rcu_read_unlock();
7153 }
7154
7155 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7156 {
7157         struct sched_domain *sd;
7158         int cpu = smp_processor_id();
7159
7160         rcu_read_lock();
7161         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7162
7163         if (!sd || sd->nohz_idle)
7164                 goto unlock;
7165         sd->nohz_idle = 1;
7166
7167         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7168 unlock:
7169         rcu_read_unlock();
7170 }
7171
7172 /*
7173  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7174  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7175  */
7176 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7177 {
7178         /*
7179          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7180          */
7181         if (!cpu_active(cpu))
7182                 return;
7183
7184         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7185                 return;
7186
7187         /*
7188          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7189          */
7190         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7191                 return;
7192
7193         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7194         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7195         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7196 }
7197
7198 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7199                                         unsigned long action, void *hcpu)
7200 {
7201         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7202         case CPU_DYING:
7203                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7204                 return NOTIFY_OK;
7205         default:
7206                 return NOTIFY_DONE;
7207         }
7208 }
7209 #endif
7210
7211 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7212
7213 /*
7214  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7215  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7216  */
7217 void update_max_interval(void)
7218 {
7219         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7220 }
7221
7222 /*
7223  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7224  * and initiates a balancing operation if so.
7225  *
7226  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7227  */
7228 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7229 {
7230         int continue_balancing = 1;
7231         int cpu = rq->cpu;
7232         unsigned long interval;
7233         struct sched_domain *sd;
7234         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7235         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7236         int update_next_balance = 0;
7237         int need_serialize, need_decay = 0;
7238         u64 max_cost = 0;
7239
7240         update_blocked_averages(cpu);
7241
7242         rcu_read_lock();
7243         for_each_domain(cpu, sd) {
7244                 /*
7245                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7246                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7247                  */
7248                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7249                         sd->max_newidle_lb_cost =
7250                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7251                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7252                         need_decay = 1;
7253                 }
7254                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7255
7256                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7257                         continue;
7258
7259                 /*
7260                  * Stop the load balance at this level. There is another
7261                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7262                  * actively.
7263                  */
7264                 if (!continue_balancing) {
7265                         if (need_decay)
7266                                 continue;
7267                         break;
7268                 }
7269
7270                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7271
7272                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7273                 if (need_serialize) {
7274                         if (!spin_trylock(&balancing))
7275                                 goto out;
7276                 }
7277
7278                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7279                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7280                                 /*
7281                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7282                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7283                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7284                                  */
7285                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7286                         }
7287                         sd->last_balance = jiffies;
7288                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7289                 }
7290                 if (need_serialize)
7291                         spin_unlock(&balancing);
7292 out:
7293                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7294                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7295                         update_next_balance = 1;
7296                 }
7297         }
7298         if (need_decay) {
7299                 /*
7300                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7301                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7302                  */
7303                 rq->max_idle_balance_cost =
7304                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7305         }
7306         rcu_read_unlock();
7307
7308         /*
7309          * next_balance will be updated only when there is a need.
7310          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7311          * updated.
7312          */
7313         if (likely(update_next_balance))
7314                 rq->next_balance = next_balance;
7315 }
7316
7317 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7318 /*
7319  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7320  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7321  */
7322 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7323 {
7324         int this_cpu = this_rq->cpu;
7325         struct rq *rq;
7326         int balance_cpu;
7327
7328         if (idle != CPU_IDLE ||
7329             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7330                 goto end;
7331
7332         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7333                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7334                         continue;
7335
7336                 /*
7337                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7338                  * work being done for other cpus. Next load
7339                  * balancing owner will pick it up.
7340                  */
7341                 if (need_resched())
7342                         break;
7343
7344                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7345
7346                 /*
7347                  * If time for next balance is due,
7348                  * do the balance.
7349                  */
7350                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7351                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7352                         update_rq_clock(rq);
7353                         update_idle_cpu_load(rq);
7354                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7355                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7356                 }
7357
7358                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7359                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7360         }
7361         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7362 end:
7363         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7364 }
7365
7366 /*
7367  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7368  * of an idle cpu is the system.
7369  *   - This rq has more than one task.
7370  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7371  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7372  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7373  *     domain span are idle.
7374  */
7375 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7376 {
7377         unsigned long now = jiffies;
7378         struct sched_domain *sd;
7379         struct sched_group_capacity *sgc;
7380         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7381
7382         if (unlikely(rq->idle_balance))
7383                 return 0;
7384
7385        /*
7386         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7387         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7388         */
7389         set_cpu_sd_state_busy();
7390         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7391
7392         /*
7393          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7394          * balancing.
7395          */
7396         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7397                 return 0;
7398
7399         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7400                 return 0;
7401
7402         if (rq->nr_running >= 2)
7403                 goto need_kick;
7404
7405         rcu_read_lock();
7406         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7407
7408         if (sd) {
7409                 sgc = sd->groups->sgc;
7410                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7411
7412                 if (nr_busy > 1)
7413                         goto need_kick_unlock;
7414         }
7415
7416         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7417
7418         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7419                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7420                 goto need_kick_unlock;
7421
7422         rcu_read_unlock();
7423         return 0;
7424
7425 need_kick_unlock:
7426         rcu_read_unlock();
7427 need_kick:
7428         return 1;
7429 }
7430 #else
7431 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7432 #endif
7433
7434 /*
7435  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7436  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7437  */
7438 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7439 {
7440         struct rq *this_rq = this_rq();
7441         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7442                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7443
7444         rebalance_domains(this_rq, idle);
7445
7446         /*
7447          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7448          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7449          * stopped.
7450          */
7451         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7452 }
7453
7454 /*
7455  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7456  */
7457 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7458 {
7459         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7460         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7461                 return;
7462
7463         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7464                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7465 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7466         if (nohz_kick_needed(rq))
7467                 nohz_balancer_kick();
7468 #endif
7469 }
7470
7471 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7472 {
7473         update_sysctl();
7474
7475         update_runtime_enabled(rq);
7476 }
7477
7478 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7479 {
7480         update_sysctl();
7481
7482         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7483         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7484 }
7485
7486 #endif /* CONFIG_SMP */
7487
7488 /*
7489  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7490  */
7491 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7492 {
7493         struct cfs_rq *cfs_rq;
7494         struct sched_entity *se = &curr->se;
7495
7496         for_each_sched_entity(se) {
7497                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7498                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7499         }
7500
7501         if (numabalancing_enabled)
7502                 task_tick_numa(rq, curr);
7503
7504         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7505 }
7506
7507 /*
7508  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7509  *  - child not yet on the tasklist
7510  *  - preemption disabled
7511  */
7512 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7513 {
7514         struct cfs_rq *cfs_rq;
7515         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7516         int this_cpu = smp_processor_id();
7517         struct rq *rq = this_rq();
7518         unsigned long flags;
7519
7520         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7521
7522         update_rq_clock(rq);
7523
7524         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7525         curr = cfs_rq->curr;
7526
7527         /*
7528          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7529          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7530          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7531          * of child point to valid ones.
7532          */
7533         rcu_read_lock();
7534         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7535         rcu_read_unlock();
7536
7537         update_curr(cfs_rq);
7538
7539         if (curr)
7540                 se->vruntime = curr->vruntime;
7541         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7542
7543         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7544                 /*
7545                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7546                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7547                  */
7548                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7549                 resched_curr(rq);
7550         }
7551
7552         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7553
7554         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7555 }
7556
7557 /*
7558  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7559  * the current task.
7560  */
7561 static void
7562 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7563 {
7564         if (!task_on_rq_queued(p))
7565                 return;
7566
7567         /*
7568          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7569          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7570          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7571          */
7572         if (rq->curr == p) {
7573                 if (p->prio > oldprio)
7574                         resched_curr(rq);
7575         } else
7576                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7577 }
7578
7579 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7580 {
7581         struct sched_entity *se = &p->se;
7582         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7583
7584         /*
7585          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7586          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7587          * do the right thing.
7588          *
7589          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7590          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7591          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7592          */
7593         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7594                 /*
7595                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7596                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7597                  */
7598                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7599                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7600         }
7601
7602 #ifdef CONFIG_SMP
7603         /*
7604         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7605         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7606         * switch back.
7607         */
7608         if (se->avg.decay_count) {
7609                 __synchronize_entity_decay(se);
7610                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7611         }
7612 #endif
7613 }
7614
7615 /*
7616  * We switched to the sched_fair class.
7617  */
7618 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7619 {
7620 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7621         struct sched_entity *se = &p->se;
7622         /*
7623          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7624          * class maintain depth value), reset depth properly.
7625          */
7626         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7627 #endif
7628         if (!task_on_rq_queued(p))
7629                 return;
7630
7631         /*
7632          * We were most likely switched from sched_rt, so
7633          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7634          * if we can still preempt the current task.
7635          */
7636         if (rq->curr == p)
7637                 resched_curr(rq);
7638         else
7639                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7640 }
7641
7642 /* Account for a task changing its policy or group.
7643  *
7644  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7645  * migrates between groups/classes.
7646  */
7647 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7648 {
7649         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7650
7651         for_each_sched_entity(se) {
7652                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7653
7654                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7655                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7656                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7657         }
7658 }
7659
7660 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7661 {
7662         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7663         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7664 #ifndef CONFIG_64BIT
7665         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7666 #endif
7667 #ifdef CONFIG_SMP
7668         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7669         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7670 #endif
7671 }
7672
7673 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7674 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7675 {
7676         struct sched_entity *se = &p->se;
7677         struct cfs_rq *cfs_rq;
7678
7679         /*
7680          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7681          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7682          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7683          * bonus in place_entity()).
7684          *
7685          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7686          * ->vruntime to a relative base.
7687          *
7688          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7689          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7690          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7691          */
7692         /*
7693          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7694          * But there are some cases where it has already been normalized:
7695          *
7696          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7697          *   wake_up_new_task().
7698          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7699          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7700          *
7701          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7702          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7703          */
7704         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7705                 queued = 1;
7706
7707         if (!queued)
7708                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7709         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7710         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7711         if (!queued) {
7712                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7713                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7714 #ifdef CONFIG_SMP
7715                 /*
7716                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7717                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7718                  * decay.
7719                  */
7720                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7721                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7722 #endif
7723         }
7724 }
7725
7726 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7727 {
7728         int i;
7729
7730         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7731
7732         for_each_possible_cpu(i) {
7733                 if (tg->cfs_rq)
7734                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7735                 if (tg->se)
7736                         kfree(tg->se[i]);
7737         }
7738
7739         kfree(tg->cfs_rq);
7740         kfree(tg->se);
7741 }
7742
7743 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7744 {
7745         struct cfs_rq *cfs_rq;
7746         struct sched_entity *se;
7747         int i;
7748
7749         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7750         if (!tg->cfs_rq)
7751                 goto err;
7752         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7753         if (!tg->se)
7754                 goto err;
7755
7756         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7757
7758         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7759
7760         for_each_possible_cpu(i) {
7761                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7762                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7763                 if (!cfs_rq)
7764                         goto err;
7765
7766                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7767                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7768                 if (!se)
7769                         goto err_free_rq;
7770
7771                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7772                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7773         }
7774
7775         return 1;
7776
7777 err_free_rq:
7778         kfree(cfs_rq);
7779 err:
7780         return 0;
7781 }
7782
7783 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7784 {
7785         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7786         unsigned long flags;
7787
7788         /*
7789         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7790         * check on_list without danger of it being re-added.
7791         */
7792         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7793                 return;
7794
7795         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7796         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7797         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7798 }
7799
7800 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7801                         struct sched_entity *se, int cpu,
7802                         struct sched_entity *parent)
7803 {
7804         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7805
7806         cfs_rq->tg = tg;
7807         cfs_rq->rq = rq;
7808         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7809
7810         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7811         tg->se[cpu] = se;
7812
7813         /* se could be NULL for root_task_group */
7814         if (!se)
7815                 return;
7816
7817         if (!parent) {
7818                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7819                 se->depth = 0;
7820         } else {
7821                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7822                 se->depth = parent->depth + 1;
7823         }
7824
7825         se->my_q = cfs_rq;
7826         /* guarantee group entities always have weight */
7827         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7828         se->parent = parent;
7829 }
7830
7831 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7832
7833 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7834 {
7835         int i;
7836         unsigned long flags;
7837
7838         /*
7839          * We can't change the weight of the root cgroup.
7840          */
7841         if (!tg->se[0])
7842                 return -EINVAL;
7843
7844         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7845
7846         mutex_lock(&shares_mutex);
7847         if (tg->shares == shares)
7848                 goto done;
7849
7850         tg->shares = shares;
7851         for_each_possible_cpu(i) {
7852                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7853                 struct sched_entity *se;
7854
7855                 se = tg->se[i];
7856                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7857                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7858
7859                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7860                 update_rq_clock(rq);
7861                 for_each_sched_entity(se)
7862                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7863                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7864         }
7865
7866 done:
7867         mutex_unlock(&shares_mutex);
7868         return 0;
7869 }
7870 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7871
7872 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7873
7874 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7875 {
7876         return 1;
7877 }
7878
7879 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7880
7881 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7882
7883
7884 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7885 {
7886         struct sched_entity *se = &task->se;
7887         unsigned int rr_interval = 0;
7888
7889         /*
7890          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7891          * idle runqueue:
7892          */
7893         if (rq->cfs.load.weight)
7894                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7895
7896         return rr_interval;
7897 }
7898
7899 /*
7900  * All the scheduling class methods:
7901  */
7902 const struct sched_class fair_sched_class = {
7903         .next                   = &idle_sched_class,
7904         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7905         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7906         .yield_task             = yield_task_fair,
7907         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7908
7909         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7910
7911         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7912         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7913
7914 #ifdef CONFIG_SMP
7915         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7916         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7917
7918         .rq_online              = rq_online_fair,
7919         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7920
7921         .task_waking            = task_waking_fair,
7922 #endif
7923
7924         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7925         .task_tick              = task_tick_fair,
7926         .task_fork              = task_fork_fair,
7927
7928         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7929         .switched_from          = switched_from_fair,
7930         .switched_to            = switched_to_fair,
7931
7932         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7933
7934 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7935         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7936 #endif
7937 };
7938
7939 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7940 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7941 {
7942         struct cfs_rq *cfs_rq;
7943
7944         rcu_read_lock();
7945         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7946                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7947         rcu_read_unlock();
7948 }
7949 #endif
7950
7951 __init void init_sched_fair_class(void)
7952 {
7953 #ifdef CONFIG_SMP
7954         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7955
7956 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7957         nohz.next_balance = jiffies;
7958         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7959         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7960 #endif
7961 #endif /* SMP */
7962
7963 }