]> Git Repo - linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
sched: Fix cfs_bandwidth misuse of hrtimer_expires_remaining
[linux.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 <[email protected]>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <[email protected]>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <[email protected]>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <[email protected]>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <[email protected]>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <[email protected]>
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 #if BITS_PER_LONG == 32
182 # define WMULT_CONST    (~0UL)
183 #else
184 # define WMULT_CONST    (1UL << 32)
185 #endif
186
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 /*
190  * Shift right and round:
191  */
192 #define SRR(x, y) (((x) + (1UL << ((y) - 1))) >> (y))
193
194 /*
195  * delta *= weight / lw
196  */
197 static unsigned long
198 calc_delta_mine(unsigned long delta_exec, unsigned long weight,
199                 struct load_weight *lw)
200 {
201         u64 tmp;
202
203         /*
204          * weight can be less than 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION for task group sched
205          * entities since MIN_SHARES = 2. Treat weight as 1 if less than
206          * 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION.
207          */
208         if (likely(weight > (1UL << SCHED_LOAD_RESOLUTION)))
209                 tmp = (u64)delta_exec * scale_load_down(weight);
210         else
211                 tmp = (u64)delta_exec;
212
213         if (!lw->inv_weight) {
214                 unsigned long w = scale_load_down(lw->weight);
215
216                 if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
217                         lw->inv_weight = 1;
218                 else if (unlikely(!w))
219                         lw->inv_weight = WMULT_CONST;
220                 else
221                         lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
222         }
223
224         /*
225          * Check whether we'd overflow the 64-bit multiplication:
226          */
227         if (unlikely(tmp > WMULT_CONST))
228                 tmp = SRR(SRR(tmp, WMULT_SHIFT/2) * lw->inv_weight,
229                         WMULT_SHIFT/2);
230         else
231                 tmp = SRR(tmp * lw->inv_weight, WMULT_SHIFT);
232
233         return (unsigned long)min(tmp, (u64)(unsigned long)LONG_MAX);
234 }
235
236
237 const struct sched_class fair_sched_class;
238
239 /**************************************************************
240  * CFS operations on generic schedulable entities:
241  */
242
243 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
244
245 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
246 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
247 {
248         return cfs_rq->rq;
249 }
250
251 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
252 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
253
254 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
255 {
256 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
257         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
258 #endif
259         return container_of(se, struct task_struct, se);
260 }
261
262 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
263 #define for_each_sched_entity(se) \
264                 for (; se; se = se->parent)
265
266 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
267 {
268         return p->se.cfs_rq;
269 }
270
271 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
272 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
273 {
274         return se->cfs_rq;
275 }
276
277 /* runqueue "owned" by this group */
278 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
279 {
280         return grp->my_q;
281 }
282
283 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
284                                        int force_update);
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
306                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
307         }
308 }
309
310 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
311 {
312         if (cfs_rq->on_list) {
313                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
314                 cfs_rq->on_list = 0;
315         }
316 }
317
318 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
319 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
320         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
321
322 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
323 static inline int
324 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
325 {
326         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
327                 return 1;
328
329         return 0;
330 }
331
332 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
333 {
334         return se->parent;
335 }
336
337 /* return depth at which a sched entity is present in the hierarchy */
338 static inline int depth_se(struct sched_entity *se)
339 {
340         int depth = 0;
341
342         for_each_sched_entity(se)
343                 depth++;
344
345         return depth;
346 }
347
348 static void
349 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
350 {
351         int se_depth, pse_depth;
352
353         /*
354          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
355          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
356          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
357          * parent.
358          */
359
360         /* First walk up until both entities are at same depth */
361         se_depth = depth_se(*se);
362         pse_depth = depth_se(*pse);
363
364         while (se_depth > pse_depth) {
365                 se_depth--;
366                 *se = parent_entity(*se);
367         }
368
369         while (pse_depth > se_depth) {
370                 pse_depth--;
371                 *pse = parent_entity(*pse);
372         }
373
374         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
375                 *se = parent_entity(*se);
376                 *pse = parent_entity(*pse);
377         }
378 }
379
380 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
381
382 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
383 {
384         return container_of(se, struct task_struct, se);
385 }
386
387 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
388 {
389         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
390 }
391
392 #define entity_is_task(se)      1
393
394 #define for_each_sched_entity(se) \
395                 for (; se; se = NULL)
396
397 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
398 {
399         return &task_rq(p)->cfs;
400 }
401
402 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
403 {
404         struct task_struct *p = task_of(se);
405         struct rq *rq = task_rq(p);
406
407         return &rq->cfs;
408 }
409
410 /* runqueue "owned" by this group */
411 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
412 {
413         return NULL;
414 }
415
416 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
417 {
418 }
419
420 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
421 {
422 }
423
424 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
425                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
426
427 static inline int
428 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
429 {
430         return 1;
431 }
432
433 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
434 {
435         return NULL;
436 }
437
438 static inline void
439 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
440 {
441 }
442
443 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
444
445 static __always_inline
446 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec);
447
448 /**************************************************************
449  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
450  */
451
452 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
453 {
454         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
455         if (delta > 0)
456                 max_vruntime = vruntime;
457
458         return max_vruntime;
459 }
460
461 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
462 {
463         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
464         if (delta < 0)
465                 min_vruntime = vruntime;
466
467         return min_vruntime;
468 }
469
470 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
471                                 struct sched_entity *b)
472 {
473         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
474 }
475
476 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
479
480         if (cfs_rq->curr)
481                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
482
483         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
484                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
485                                                    struct sched_entity,
486                                                    run_node);
487
488                 if (!cfs_rq->curr)
489                         vruntime = se->vruntime;
490                 else
491                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
492         }
493
494         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
495         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
496 #ifndef CONFIG_64BIT
497         smp_wmb();
498         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
499 #endif
500 }
501
502 /*
503  * Enqueue an entity into the rb-tree:
504  */
505 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
506 {
507         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
508         struct rb_node *parent = NULL;
509         struct sched_entity *entry;
510         int leftmost = 1;
511
512         /*
513          * Find the right place in the rbtree:
514          */
515         while (*link) {
516                 parent = *link;
517                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
518                 /*
519                  * We dont care about collisions. Nodes with
520                  * the same key stay together.
521                  */
522                 if (entity_before(se, entry)) {
523                         link = &parent->rb_left;
524                 } else {
525                         link = &parent->rb_right;
526                         leftmost = 0;
527                 }
528         }
529
530         /*
531          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
532          * used):
533          */
534         if (leftmost)
535                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
536
537         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
538         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
539 }
540
541 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
542 {
543         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
544                 struct rb_node *next_node;
545
546                 next_node = rb_next(&se->run_node);
547                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
548         }
549
550         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
551 }
552
553 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
554 {
555         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
556
557         if (!left)
558                 return NULL;
559
560         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
561 }
562
563 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
564 {
565         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
566
567         if (!next)
568                 return NULL;
569
570         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
571 }
572
573 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
574 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
575 {
576         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
577
578         if (!last)
579                 return NULL;
580
581         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
582 }
583
584 /**************************************************************
585  * Scheduling class statistics methods:
586  */
587
588 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
589                 void __user *buffer, size_t *lenp,
590                 loff_t *ppos)
591 {
592         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
593         int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         if (ret || !write)
596                 return ret;
597
598         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
599                                         sysctl_sched_min_granularity);
600
601 #define WRT_SYSCTL(name) \
602         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
603         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
604         WRT_SYSCTL(sched_latency);
605         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
606 #undef WRT_SYSCTL
607
608         return 0;
609 }
610 #endif
611
612 /*
613  * delta /= w
614  */
615 static inline unsigned long
616 calc_delta_fair(unsigned long delta, struct sched_entity *se)
617 {
618         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
619                 delta = calc_delta_mine(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
620
621         return delta;
622 }
623
624 /*
625  * The idea is to set a period in which each task runs once.
626  *
627  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
628  * this period because otherwise the slices get too small.
629  *
630  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
631  */
632 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
633 {
634         u64 period = sysctl_sched_latency;
635         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
636
637         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
638                 period = sysctl_sched_min_granularity;
639                 period *= nr_running;
640         }
641
642         return period;
643 }
644
645 /*
646  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
647  * proportional to the weight.
648  *
649  * s = p*P[w/rw]
650  */
651 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
652 {
653         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
654
655         for_each_sched_entity(se) {
656                 struct load_weight *load;
657                 struct load_weight lw;
658
659                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
660                 load = &cfs_rq->load;
661
662                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
663                         lw = cfs_rq->load;
664
665                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
666                         load = &lw;
667                 }
668                 slice = calc_delta_mine(slice, se->load.weight, load);
669         }
670         return slice;
671 }
672
673 /*
674  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
675  *
676  * vs = s/w
677  */
678 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
679 {
680         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
681 }
682
683 #ifdef CONFIG_SMP
684 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
685
686 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
687
688 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
689 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
690 {
691         u32 slice;
692
693         p->se.avg.decay_count = 0;
694         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
695         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
696         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
697         __update_task_entity_contrib(&p->se);
698 }
699 #else
700 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
701 {
702 }
703 #endif
704
705 /*
706  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
707  * are not in our scheduling class.
708  */
709 static inline void
710 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr,
711               unsigned long delta_exec)
712 {
713         unsigned long delta_exec_weighted;
714
715         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
716                       max((u64)delta_exec, curr->statistics.exec_max));
717
718         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
719         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
720         delta_exec_weighted = calc_delta_fair(delta_exec, curr);
721
722         curr->vruntime += delta_exec_weighted;
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724 }
725
726 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
727 {
728         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
729         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
730         unsigned long delta_exec;
731
732         if (unlikely(!curr))
733                 return;
734
735         /*
736          * Get the amount of time the current task was running
737          * since the last time we changed load (this cannot
738          * overflow on 32 bits):
739          */
740         delta_exec = (unsigned long)(now - curr->exec_start);
741         if (!delta_exec)
742                 return;
743
744         __update_curr(cfs_rq, curr, delta_exec);
745         curr->exec_start = now;
746
747         if (entity_is_task(curr)) {
748                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
749
750                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
751                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
752                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
753         }
754
755         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
756 }
757
758 static inline void
759 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
760 {
761         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
762 }
763
764 /*
765  * Task is being enqueued - update stats:
766  */
767 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
768 {
769         /*
770          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
771          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
772          */
773         if (se != cfs_rq->curr)
774                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
775 }
776
777 static void
778 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
779 {
780         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
781                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
782         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
783         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
784                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
785 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
786         if (entity_is_task(se)) {
787                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
788                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
789         }
790 #endif
791         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
792 }
793
794 static inline void
795 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
796 {
797         /*
798          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
799          * waiting task:
800          */
801         if (se != cfs_rq->curr)
802                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
803 }
804
805 /*
806  * We are picking a new current task - update its stats:
807  */
808 static inline void
809 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
810 {
811         /*
812          * We are starting a new run period:
813          */
814         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
815 }
816
817 /**************************************************
818  * Scheduling class queueing methods:
819  */
820
821 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
822 /*
823  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
824  * calculated based on the tasks virtual memory size and
825  * numa_balancing_scan_size.
826  */
827 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
828 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
829
830 /* Portion of address space to scan in MB */
831 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
832
833 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
834 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
835
836 /*
837  * After skipping a page migration on a shared page, skip N more numa page
838  * migrations unconditionally. This reduces the number of NUMA migrations
839  * in shared memory workloads, and has the effect of pulling tasks towards
840  * where their memory lives, over pulling the memory towards the task.
841  */
842 unsigned int sysctl_numa_balancing_migrate_deferred = 16;
843
844 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
845 {
846         unsigned long rss = 0;
847         unsigned long nr_scan_pages;
848
849         /*
850          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
851          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
852          * on resident pages
853          */
854         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
855         rss = get_mm_rss(p->mm);
856         if (!rss)
857                 rss = nr_scan_pages;
858
859         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
860         return rss / nr_scan_pages;
861 }
862
863 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
864 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
865
866 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
867 {
868         unsigned int scan, floor;
869         unsigned int windows = 1;
870
871         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
872                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
873         floor = 1000 / windows;
874
875         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
876         return max_t(unsigned int, floor, scan);
877 }
878
879 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
880 {
881         unsigned int smin = task_scan_min(p);
882         unsigned int smax;
883
884         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
885         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
886         return max(smin, smax);
887 }
888
889 /*
890  * Once a preferred node is selected the scheduler balancer will prefer moving
891  * a task to that node for sysctl_numa_balancing_settle_count number of PTE
892  * scans. This will give the process the chance to accumulate more faults on
893  * the preferred node but still allow the scheduler to move the task again if
894  * the nodes CPUs are overloaded.
895  */
896 unsigned int sysctl_numa_balancing_settle_count __read_mostly = 4;
897
898 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
899 {
900         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
901         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
902 }
903
904 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
905 {
906         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
907         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
908 }
909
910 struct numa_group {
911         atomic_t refcount;
912
913         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
914         int nr_tasks;
915         pid_t gid;
916         struct list_head task_list;
917
918         struct rcu_head rcu;
919         unsigned long total_faults;
920         unsigned long faults[0];
921 };
922
923 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
924 {
925         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
926 }
927
928 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
929 {
930         return 2 * nid + priv;
931 }
932
933 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
934 {
935         if (!p->numa_faults)
936                 return 0;
937
938         return p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
939                 p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
940 }
941
942 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
943 {
944         if (!p->numa_group)
945                 return 0;
946
947         return p->numa_group->faults[2*nid] + p->numa_group->faults[2*nid+1];
948 }
949
950 /*
951  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
952  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
953  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
954  * evenly spread out between numa nodes.
955  */
956 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
957 {
958         unsigned long total_faults;
959
960         if (!p->numa_faults)
961                 return 0;
962
963         total_faults = p->total_numa_faults;
964
965         if (!total_faults)
966                 return 0;
967
968         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
969 }
970
971 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
972 {
973         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
974                 return 0;
975
976         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
977 }
978
979 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
980 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
981 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
982 static unsigned long power_of(int cpu);
983 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
984
985 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
986 struct numa_stats {
987         unsigned long nr_running;
988         unsigned long load;
989
990         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
991         unsigned long power;
992
993         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
994         unsigned long capacity;
995         int has_capacity;
996 };
997
998 /*
999  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1000  */
1001 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1002 {
1003         int cpu;
1004
1005         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1006         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1007                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1008
1009                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1010                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1011                 ns->power += power_of(cpu);
1012         }
1013
1014         ns->load = (ns->load * SCHED_POWER_SCALE) / ns->power;
1015         ns->capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(ns->power, SCHED_POWER_SCALE);
1016         ns->has_capacity = (ns->nr_running < ns->capacity);
1017 }
1018
1019 struct task_numa_env {
1020         struct task_struct *p;
1021
1022         int src_cpu, src_nid;
1023         int dst_cpu, dst_nid;
1024
1025         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1026
1027         int imbalance_pct, idx;
1028
1029         struct task_struct *best_task;
1030         long best_imp;
1031         int best_cpu;
1032 };
1033
1034 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1035                              struct task_struct *p, long imp)
1036 {
1037         if (env->best_task)
1038                 put_task_struct(env->best_task);
1039         if (p)
1040                 get_task_struct(p);
1041
1042         env->best_task = p;
1043         env->best_imp = imp;
1044         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1045 }
1046
1047 /*
1048  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1049  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1050  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1051  * be exchanged with the source task
1052  */
1053 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1054                               long taskimp, long groupimp)
1055 {
1056         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1057         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1058         struct task_struct *cur;
1059         long dst_load, src_load;
1060         long load;
1061         long imp = (groupimp > 0) ? groupimp : taskimp;
1062
1063         rcu_read_lock();
1064         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1065         if (cur->pid == 0) /* idle */
1066                 cur = NULL;
1067
1068         /*
1069          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1070          * source and destination node. Calculate the total differential for
1071          * the source task and potential destination task. The more negative
1072          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1073          * be incurred if the tasks were swapped.
1074          */
1075         if (cur) {
1076                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1077                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1078                         goto unlock;
1079
1080                 /*
1081                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1082                  * in any group then look only at task weights.
1083                  */
1084                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1085                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1086                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1087                         /*
1088                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1089                          * tasks within a group over tiny differences.
1090                          */
1091                         if (cur->numa_group)
1092                                 imp -= imp/16;
1093                 } else {
1094                         /*
1095                          * Compare the group weights. If a task is all by
1096                          * itself (not part of a group), use the task weight
1097                          * instead.
1098                          */
1099                         if (env->p->numa_group)
1100                                 imp = groupimp;
1101                         else
1102                                 imp = taskimp;
1103
1104                         if (cur->numa_group)
1105                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1106                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1107                         else
1108                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1109                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1110                 }
1111         }
1112
1113         if (imp < env->best_imp)
1114                 goto unlock;
1115
1116         if (!cur) {
1117                 /* Is there capacity at our destination? */
1118                 if (env->src_stats.has_capacity &&
1119                     !env->dst_stats.has_capacity)
1120                         goto unlock;
1121
1122                 goto balance;
1123         }
1124
1125         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1126         if (src_rq->nr_running == 1 && dst_rq->nr_running == 1)
1127                 goto assign;
1128
1129         /*
1130          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1131          */
1132 balance:
1133         dst_load = env->dst_stats.load;
1134         src_load = env->src_stats.load;
1135
1136         /* XXX missing power terms */
1137         load = task_h_load(env->p);
1138         dst_load += load;
1139         src_load -= load;
1140
1141         if (cur) {
1142                 load = task_h_load(cur);
1143                 dst_load -= load;
1144                 src_load += load;
1145         }
1146
1147         /* make src_load the smaller */
1148         if (dst_load < src_load)
1149                 swap(dst_load, src_load);
1150
1151         if (src_load * env->imbalance_pct < dst_load * 100)
1152                 goto unlock;
1153
1154 assign:
1155         task_numa_assign(env, cur, imp);
1156 unlock:
1157         rcu_read_unlock();
1158 }
1159
1160 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1161                                 long taskimp, long groupimp)
1162 {
1163         int cpu;
1164
1165         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1166                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1167                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1168                         continue;
1169
1170                 env->dst_cpu = cpu;
1171                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1172         }
1173 }
1174
1175 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1176 {
1177         struct task_numa_env env = {
1178                 .p = p,
1179
1180                 .src_cpu = task_cpu(p),
1181                 .src_nid = task_node(p),
1182
1183                 .imbalance_pct = 112,
1184
1185                 .best_task = NULL,
1186                 .best_imp = 0,
1187                 .best_cpu = -1
1188         };
1189         struct sched_domain *sd;
1190         unsigned long taskweight, groupweight;
1191         int nid, ret;
1192         long taskimp, groupimp;
1193
1194         /*
1195          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1196          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1197          *
1198          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1199          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1200          * to satisfy here.
1201          */
1202         rcu_read_lock();
1203         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1204         env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1205         rcu_read_unlock();
1206
1207         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1208         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1209         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1210         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1211         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1212         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1213         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1214
1215         /* If the preferred nid has capacity, try to use it. */
1216         if (env.dst_stats.has_capacity)
1217                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1218
1219         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1220         if (env.best_cpu == -1) {
1221                 for_each_online_node(nid) {
1222                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1223                                 continue;
1224
1225                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1226                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1227                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1228                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1229                                 continue;
1230
1231                         env.dst_nid = nid;
1232                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1233                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1234                 }
1235         }
1236
1237         /* No better CPU than the current one was found. */
1238         if (env.best_cpu == -1)
1239                 return -EAGAIN;
1240
1241         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1242
1243         /*
1244          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1245          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1246          */
1247         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1248
1249         if (env.best_task == NULL) {
1250                 int ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1251                 return ret;
1252         }
1253
1254         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1255         put_task_struct(env.best_task);
1256         return ret;
1257 }
1258
1259 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1260 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1261 {
1262         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1263         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1264                 return;
1265
1266         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1267         p->numa_migrate_retry = jiffies + HZ;
1268
1269         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1270         if (cpu_to_node(task_cpu(p)) == p->numa_preferred_nid)
1271                 return;
1272
1273         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1274         task_numa_migrate(p);
1275 }
1276
1277 /*
1278  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1279  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1280  * period will be for the next scan window. If local/remote ratio is below
1281  * NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS) the
1282  * scan period will decrease
1283  */
1284 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1285 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 3
1286
1287 /*
1288  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1289  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1290  * the page accesses are shared with other processes.
1291  * Otherwise, decrease the scan period.
1292  */
1293 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1294                         unsigned long shared, unsigned long private)
1295 {
1296         unsigned int period_slot;
1297         int ratio;
1298         int diff;
1299
1300         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1301         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1302
1303         /*
1304          * If there were no record hinting faults then either the task is
1305          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1306          * to automatic numa balancing. Scan slower
1307          */
1308         if (local + shared == 0) {
1309                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1310                         p->numa_scan_period << 1);
1311
1312                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1313                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1314
1315                 return;
1316         }
1317
1318         /*
1319          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1320          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1321          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1322          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1323          */
1324         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1325         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1326         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1327                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1328                 if (!slot)
1329                         slot = 1;
1330                 diff = slot * period_slot;
1331         } else {
1332                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1333
1334                 /*
1335                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1336                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1337                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1338                  * speaking the intent is that there is little point
1339                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1340                  * simply bounce migrations uselessly
1341                  */
1342                 period_slot = DIV_ROUND_UP(diff, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1343                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1344                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1345         }
1346
1347         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1348                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1349         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1350 }
1351
1352 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1353 {
1354         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1355         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1356         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1357         spinlock_t *group_lock = NULL;
1358
1359         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1360         if (p->numa_scan_seq == seq)
1361                 return;
1362         p->numa_scan_seq = seq;
1363         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1364
1365         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1366         if (p->numa_group) {
1367                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1368                 spin_lock(group_lock);
1369         }
1370
1371         /* Find the node with the highest number of faults */
1372         for_each_online_node(nid) {
1373                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1374                 int priv, i;
1375
1376                 for (priv = 0; priv < 2; priv++) {
1377                         long diff;
1378
1379                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1380                         diff = -p->numa_faults[i];
1381
1382                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1383                         p->numa_faults[i] >>= 1;
1384                         p->numa_faults[i] += p->numa_faults_buffer[i];
1385                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer[i];
1386                         p->numa_faults_buffer[i] = 0;
1387
1388                         faults += p->numa_faults[i];
1389                         diff += p->numa_faults[i];
1390                         p->total_numa_faults += diff;
1391                         if (p->numa_group) {
1392                                 /* safe because we can only change our own group */
1393                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1394                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1395                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1396                         }
1397                 }
1398
1399                 if (faults > max_faults) {
1400                         max_faults = faults;
1401                         max_nid = nid;
1402                 }
1403
1404                 if (group_faults > max_group_faults) {
1405                         max_group_faults = group_faults;
1406                         max_group_nid = nid;
1407                 }
1408         }
1409
1410         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1411
1412         if (p->numa_group) {
1413                 /*
1414                  * If the preferred task and group nids are different,
1415                  * iterate over the nodes again to find the best place.
1416                  */
1417                 if (max_nid != max_group_nid) {
1418                         unsigned long weight, max_weight = 0;
1419
1420                         for_each_online_node(nid) {
1421                                 weight = task_weight(p, nid) + group_weight(p, nid);
1422                                 if (weight > max_weight) {
1423                                         max_weight = weight;
1424                                         max_nid = nid;
1425                                 }
1426                         }
1427                 }
1428
1429                 spin_unlock(group_lock);
1430         }
1431
1432         /* Preferred node as the node with the most faults */
1433         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
1434                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
1435                 sched_setnuma(p, max_nid);
1436                 numa_migrate_preferred(p);
1437         }
1438 }
1439
1440 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1441 {
1442         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1443 }
1444
1445 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1446 {
1447         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1448                 kfree_rcu(grp, rcu);
1449 }
1450
1451 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1452                         int *priv)
1453 {
1454         struct numa_group *grp, *my_grp;
1455         struct task_struct *tsk;
1456         bool join = false;
1457         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1458         int i;
1459
1460         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1461                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1462                                     2*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1463
1464                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1465                 if (!grp)
1466                         return;
1467
1468                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1469                 spin_lock_init(&grp->lock);
1470                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1471                 grp->gid = p->pid;
1472
1473                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1474                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1475
1476                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1477
1478                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1479                 grp->nr_tasks++;
1480                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1481         }
1482
1483         rcu_read_lock();
1484         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1485
1486         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1487                 goto no_join;
1488
1489         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1490         if (!grp)
1491                 goto no_join;
1492
1493         my_grp = p->numa_group;
1494         if (grp == my_grp)
1495                 goto no_join;
1496
1497         /*
1498          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1499          * the other task will join us.
1500          */
1501         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1502                 goto no_join;
1503
1504         /*
1505          * Tie-break on the grp address.
1506          */
1507         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1508                 goto no_join;
1509
1510         /* Always join threads in the same process. */
1511         if (tsk->mm == current->mm)
1512                 join = true;
1513
1514         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1515         if (flags & TNF_SHARED)
1516                 join = true;
1517
1518         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1519         *priv = !join;
1520
1521         if (join && !get_numa_group(grp))
1522                 goto no_join;
1523
1524         rcu_read_unlock();
1525
1526         if (!join)
1527                 return;
1528
1529         double_lock(&my_grp->lock, &grp->lock);
1530
1531         for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++) {
1532                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1533                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
1534         }
1535         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1536         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1537
1538         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1539         my_grp->nr_tasks--;
1540         grp->nr_tasks++;
1541
1542         spin_unlock(&my_grp->lock);
1543         spin_unlock(&grp->lock);
1544
1545         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1546
1547         put_numa_group(my_grp);
1548         return;
1549
1550 no_join:
1551         rcu_read_unlock();
1552         return;
1553 }
1554
1555 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1556 {
1557         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1558         int i;
1559         void *numa_faults = p->numa_faults;
1560
1561         if (grp) {
1562                 spin_lock(&grp->lock);
1563                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1564                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1565                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1566
1567                 list_del(&p->numa_entry);
1568                 grp->nr_tasks--;
1569                 spin_unlock(&grp->lock);
1570                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, NULL);
1571                 put_numa_group(grp);
1572         }
1573
1574         p->numa_faults = NULL;
1575         p->numa_faults_buffer = NULL;
1576         kfree(numa_faults);
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1581  */
1582 void task_numa_fault(int last_cpupid, int node, int pages, int flags)
1583 {
1584         struct task_struct *p = current;
1585         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1586         int priv;
1587
1588         if (!numabalancing_enabled)
1589                 return;
1590
1591         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1592         if (!p->mm)
1593                 return;
1594
1595         /* Do not worry about placement if exiting */
1596         if (p->state == TASK_DEAD)
1597                 return;
1598
1599         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1600         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
1601                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * 2 * nr_node_ids;
1602
1603                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
1604                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1605                 if (!p->numa_faults)
1606                         return;
1607
1608                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
1609                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + (2 * nr_node_ids);
1610                 p->total_numa_faults = 0;
1611                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1612         }
1613
1614         /*
1615          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1616          * to be private if the accessing pid has not changed
1617          */
1618         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1619                 priv = 1;
1620         } else {
1621                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1622                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1623                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1624         }
1625
1626         task_numa_placement(p);
1627
1628         /*
1629          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1630          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1631          */
1632         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1633                 numa_migrate_preferred(p);
1634
1635         if (migrated)
1636                 p->numa_pages_migrated += pages;
1637
1638         p->numa_faults_buffer[task_faults_idx(node, priv)] += pages;
1639         p->numa_faults_locality[!!(flags & TNF_FAULT_LOCAL)] += pages;
1640 }
1641
1642 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1643 {
1644         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1645         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1646 }
1647
1648 /*
1649  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1650  * Triggered from task_tick_numa().
1651  */
1652 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1653 {
1654         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1655         struct task_struct *p = current;
1656         struct mm_struct *mm = p->mm;
1657         struct vm_area_struct *vma;
1658         unsigned long start, end;
1659         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1660         long pages;
1661
1662         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1663
1664         work->next = work; /* protect against double add */
1665         /*
1666          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1667          *
1668          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1669          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1670          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1671          * work.
1672          */
1673         if (p->flags & PF_EXITING)
1674                 return;
1675
1676         if (!mm->numa_next_scan) {
1677                 mm->numa_next_scan = now +
1678                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1679         }
1680
1681         /*
1682          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1683          */
1684         migrate = mm->numa_next_scan;
1685         if (time_before(now, migrate))
1686                 return;
1687
1688         if (p->numa_scan_period == 0) {
1689                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1690                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1691         }
1692
1693         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1694         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1695                 return;
1696
1697         /*
1698          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1699          * the next time around.
1700          */
1701         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1702
1703         start = mm->numa_scan_offset;
1704         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1705         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1706         if (!pages)
1707                 return;
1708
1709         down_read(&mm->mmap_sem);
1710         vma = find_vma(mm, start);
1711         if (!vma) {
1712                 reset_ptenuma_scan(p);
1713                 start = 0;
1714                 vma = mm->mmap;
1715         }
1716         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1717                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1718                         continue;
1719
1720                 /*
1721                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1722                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1723                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1724                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1725                  */
1726                 if (!vma->vm_mm ||
1727                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1728                         continue;
1729
1730                 do {
1731                         start = max(start, vma->vm_start);
1732                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1733                         end = min(end, vma->vm_end);
1734                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1735
1736                         /*
1737                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1738                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1739                          * address space is quickly skipped.
1740                          */
1741                         if (nr_pte_updates)
1742                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1743
1744                         start = end;
1745                         if (pages <= 0)
1746                                 goto out;
1747                 } while (end != vma->vm_end);
1748         }
1749
1750 out:
1751         /*
1752          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1753          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1754          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1755          * scanner to the start so check it now.
1756          */
1757         if (vma)
1758                 mm->numa_scan_offset = start;
1759         else
1760                 reset_ptenuma_scan(p);
1761         up_read(&mm->mmap_sem);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * Drive the periodic memory faults..
1766  */
1767 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1768 {
1769         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1770         u64 period, now;
1771
1772         /*
1773          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1774          */
1775         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1776                 return;
1777
1778         /*
1779          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1780          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1781          * task needs to have done some actual work before we bother with
1782          * NUMA placement.
1783          */
1784         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1785         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1786
1787         if (now - curr->node_stamp > period) {
1788                 if (!curr->node_stamp)
1789                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1790                 curr->node_stamp += period;
1791
1792                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1793                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1794                         task_work_add(curr, work, true);
1795                 }
1796         }
1797 }
1798 #else
1799 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1800 {
1801 }
1802
1803 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1804 {
1805 }
1806
1807 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1808 {
1809 }
1810 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1811
1812 static void
1813 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1814 {
1815         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1816         if (!parent_entity(se))
1817                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1818 #ifdef CONFIG_SMP
1819         if (entity_is_task(se)) {
1820                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
1821
1822                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
1823                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
1824         }
1825 #endif
1826         cfs_rq->nr_running++;
1827 }
1828
1829 static void
1830 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1831 {
1832         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1833         if (!parent_entity(se))
1834                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1835         if (entity_is_task(se)) {
1836                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
1837                 list_del_init(&se->group_node);
1838         }
1839         cfs_rq->nr_running--;
1840 }
1841
1842 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1843 # ifdef CONFIG_SMP
1844 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1845 {
1846         long tg_weight;
1847
1848         /*
1849          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1850          * to gain a more accurate current total weight. See
1851          * update_cfs_rq_load_contribution().
1852          */
1853         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1854         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1855         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1856
1857         return tg_weight;
1858 }
1859
1860 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1861 {
1862         long tg_weight, load, shares;
1863
1864         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1865         load = cfs_rq->load.weight;
1866
1867         shares = (tg->shares * load);
1868         if (tg_weight)
1869                 shares /= tg_weight;
1870
1871         if (shares < MIN_SHARES)
1872                 shares = MIN_SHARES;
1873         if (shares > tg->shares)
1874                 shares = tg->shares;
1875
1876         return shares;
1877 }
1878 # else /* CONFIG_SMP */
1879 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1880 {
1881         return tg->shares;
1882 }
1883 # endif /* CONFIG_SMP */
1884 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1885                             unsigned long weight)
1886 {
1887         if (se->on_rq) {
1888                 /* commit outstanding execution time */
1889                 if (cfs_rq->curr == se)
1890                         update_curr(cfs_rq);
1891                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1892         }
1893
1894         update_load_set(&se->load, weight);
1895
1896         if (se->on_rq)
1897                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1898 }
1899
1900 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1901
1902 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1903 {
1904         struct task_group *tg;
1905         struct sched_entity *se;
1906         long shares;
1907
1908         tg = cfs_rq->tg;
1909         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1910         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1911                 return;
1912 #ifndef CONFIG_SMP
1913         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1914                 return;
1915 #endif
1916         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1917
1918         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1919 }
1920 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1921 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1922 {
1923 }
1924 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1925
1926 #ifdef CONFIG_SMP
1927 /*
1928  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1929  * Note: The tables below are dependent on this value.
1930  */
1931 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1932 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1933 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1934
1935 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1936 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1937         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1938         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1939         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1940         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1941         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1942         0x85aac367, 0x82cd8698,
1943 };
1944
1945 /*
1946  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1947  * over-estimates when re-combining.
1948  */
1949 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1950             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1951          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1952         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1953 };
1954
1955 /*
1956  * Approximate:
1957  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1958  */
1959 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1960 {
1961         unsigned int local_n;
1962
1963         if (!n)
1964                 return val;
1965         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1966                 return 0;
1967
1968         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1969         local_n = n;
1970
1971         /*
1972          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1973          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1974          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1975          *
1976          * To achieve constant time decay_load.
1977          */
1978         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1979                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1980                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1981         }
1982
1983         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1984         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1985         return val >> 32;
1986 }
1987
1988 /*
1989  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
1990  * average will be: \Sum 1024*y^n
1991  *
1992  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
1993  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
1994  */
1995 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
1996 {
1997         u32 contrib = 0;
1998
1999         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2000                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2001         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2002                 return LOAD_AVG_MAX;
2003
2004         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2005         do {
2006                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2007                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2008
2009                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2010         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2011
2012         contrib = decay_load(contrib, n);
2013         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2014 }
2015
2016 /*
2017  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2018  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2019  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2020  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2021  *
2022  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2023  *      p0            p1           p2
2024  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2025  *
2026  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2027  *
2028  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2029  * following representation of historical load:
2030  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2031  *
2032  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2033  *   y^32 = 0.5
2034  *
2035  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2036  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2037  * (u_0).
2038  *
2039  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2040  * sum again by y is sufficient to update:
2041  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2042  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2043  */
2044 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2045                                                         struct sched_avg *sa,
2046                                                         int runnable)
2047 {
2048         u64 delta, periods;
2049         u32 runnable_contrib;
2050         int delta_w, decayed = 0;
2051
2052         delta = now - sa->last_runnable_update;
2053         /*
2054          * This should only happen when time goes backwards, which it
2055          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2056          */
2057         if ((s64)delta < 0) {
2058                 sa->last_runnable_update = now;
2059                 return 0;
2060         }
2061
2062         /*
2063          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2064          * approximation of 1us and fast to compute.
2065          */
2066         delta >>= 10;
2067         if (!delta)
2068                 return 0;
2069         sa->last_runnable_update = now;
2070
2071         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2072         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2073         if (delta + delta_w >= 1024) {
2074                 /* period roll-over */
2075                 decayed = 1;
2076
2077                 /*
2078                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2079                  * out how much from delta we need to complete the current
2080                  * period and accrue it.
2081                  */
2082                 delta_w = 1024 - delta_w;
2083                 if (runnable)
2084                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2085                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2086
2087                 delta -= delta_w;
2088
2089                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2090                 periods = delta / 1024;
2091                 delta %= 1024;
2092
2093                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2094                                                   periods + 1);
2095                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2096                                                      periods + 1);
2097
2098                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2099                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2100                 if (runnable)
2101                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2102                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2103         }
2104
2105         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2106         if (runnable)
2107                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2108         sa->runnable_avg_period += delta;
2109
2110         return decayed;
2111 }
2112
2113 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2114 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2115 {
2116         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2117         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2118
2119         decays -= se->avg.decay_count;
2120         if (!decays)
2121                 return 0;
2122
2123         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2124         se->avg.decay_count = 0;
2125
2126         return decays;
2127 }
2128
2129 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2130 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2131                                                  int force_update)
2132 {
2133         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2134         long tg_contrib;
2135
2136         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2137         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2138
2139         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2140                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2141                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2142         }
2143 }
2144
2145 /*
2146  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2147  * representation for computing load contributions.
2148  */
2149 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2150                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2151 {
2152         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2153         long contrib;
2154
2155         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2156         contrib = div_u64(sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2157                           sa->runnable_avg_period + 1);
2158         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2159
2160         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2161                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2162                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2163         }
2164 }
2165
2166 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2167 {
2168         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2169         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2170         int runnable_avg;
2171
2172         u64 contrib;
2173
2174         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2175         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2176                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2177
2178         /*
2179          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2180          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2181          * load as a task of equal weight.
2182          *
2183          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2184          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2185          * lower-bound on the true value.
2186          *
2187          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2188          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2189          * understating by the aggregate of their overlap.
2190          *
2191          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2192          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2193          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2194          *
2195          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2196          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2197          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2198          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2199          * our upper bound of 1-cpu.
2200          */
2201         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2202         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2203                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2204                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2205         }
2206 }
2207 #else
2208 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2209                                                  int force_update) {}
2210 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2211                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2212 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2213 #endif
2214
2215 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2216 {
2217         u32 contrib;
2218
2219         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2220         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2221         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2222         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2223 }
2224
2225 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2226 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2227 {
2228         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2229
2230         if (entity_is_task(se)) {
2231                 __update_task_entity_contrib(se);
2232         } else {
2233                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2234                 __update_group_entity_contrib(se);
2235         }
2236
2237         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2238 }
2239
2240 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2241                                                  long load_contrib)
2242 {
2243         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2244                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2245         else
2246                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2247 }
2248
2249 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2250
2251 /* Update a sched_entity's runnable average */
2252 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2253                                           int update_cfs_rq)
2254 {
2255         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2256         long contrib_delta;
2257         u64 now;
2258
2259         /*
2260          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2261          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2262          */
2263         if (entity_is_task(se))
2264                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2265         else
2266                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2267
2268         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2269                 return;
2270
2271         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2272
2273         if (!update_cfs_rq)
2274                 return;
2275
2276         if (se->on_rq)
2277                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2278         else
2279                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2280 }
2281
2282 /*
2283  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2284  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2285  */
2286 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2287 {
2288         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2289         u64 decays;
2290
2291         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2292         if (!decays && !force_update)
2293                 return;
2294
2295         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2296                 unsigned long removed_load;
2297                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2298                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2299         }
2300
2301         if (decays) {
2302                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2303                                                       decays);
2304                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2305                 cfs_rq->last_decay = now;
2306         }
2307
2308         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2309 }
2310
2311 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2312 {
2313         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2314         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2315 }
2316
2317 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2318 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2319                                                   struct sched_entity *se,
2320                                                   int wakeup)
2321 {
2322         /*
2323          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2324          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2325          * accumulated while sleeping.
2326          *
2327          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2328          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2329          * constructed load_avg_contrib.
2330          */
2331         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2332                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2333                 if (se->avg.decay_count) {
2334                         /*
2335                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2336                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2337                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2338                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2339                          * approximate this using our carried decays, which are
2340                          * explicitly atomically readable.
2341                          */
2342                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2343                                                         << 20;
2344                         update_entity_load_avg(se, 0);
2345                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2346                         se->avg.decay_count = 0;
2347                 }
2348                 wakeup = 0;
2349         } else {
2350                 /*
2351                  * Task re-woke on same cpu (or else migrate_task_rq_fair()
2352                  * would have made count negative); we must be careful to avoid
2353                  * double-accounting blocked time after synchronizing decays.
2354                  */
2355                 se->avg.last_runnable_update += __synchronize_entity_decay(se)
2356                                                         << 20;
2357         }
2358
2359         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2360         if (wakeup) {
2361                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2362                 update_entity_load_avg(se, 0);
2363         }
2364
2365         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2366         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2367         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2368 }
2369
2370 /*
2371  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2372  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2373  * blocked_load_avg.
2374  */
2375 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2376                                                   struct sched_entity *se,
2377                                                   int sleep)
2378 {
2379         update_entity_load_avg(se, 1);
2380         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2381         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2382
2383         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2384         if (sleep) {
2385                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2386                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2387         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2388 }
2389
2390 /*
2391  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2392  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2393  * be the only way to update the runnable statistic.
2394  */
2395 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2396 {
2397         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2398 }
2399
2400 /*
2401  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2402  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2403  * be the only way to update the runnable statistic.
2404  */
2405 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2406 {
2407         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2408 }
2409
2410 #else
2411 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2412                                           int update_cfs_rq) {}
2413 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2414 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2415                                            struct sched_entity *se,
2416                                            int wakeup) {}
2417 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2418                                            struct sched_entity *se,
2419                                            int sleep) {}
2420 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2421                                               int force_update) {}
2422 #endif
2423
2424 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2425 {
2426 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2427         struct task_struct *tsk = NULL;
2428
2429         if (entity_is_task(se))
2430                 tsk = task_of(se);
2431
2432         if (se->statistics.sleep_start) {
2433                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2434
2435                 if ((s64)delta < 0)
2436                         delta = 0;
2437
2438                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2439                         se->statistics.sleep_max = delta;
2440
2441                 se->statistics.sleep_start = 0;
2442                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2443
2444                 if (tsk) {
2445                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2446                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2447                 }
2448         }
2449         if (se->statistics.block_start) {
2450                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2451
2452                 if ((s64)delta < 0)
2453                         delta = 0;
2454
2455                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2456                         se->statistics.block_max = delta;
2457
2458                 se->statistics.block_start = 0;
2459                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2460
2461                 if (tsk) {
2462                         if (tsk->in_iowait) {
2463                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2464                                 se->statistics.iowait_count++;
2465                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2466                         }
2467
2468                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2469
2470                         /*
2471                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2472                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2473                          * amount of time that the task spent sleeping:
2474                          */
2475                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2476                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2477                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2478                                                 delta >> 20);
2479                         }
2480                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2481                 }
2482         }
2483 #endif
2484 }
2485
2486 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2487 {
2488 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2489         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2490
2491         if (d < 0)
2492                 d = -d;
2493
2494         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2495                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2496 #endif
2497 }
2498
2499 static void
2500 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2501 {
2502         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2503
2504         /*
2505          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2506          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2507          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2508          * stays open at the end.
2509          */
2510         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2511                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2512
2513         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2514         if (!initial) {
2515                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2516
2517                 /*
2518                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2519                  * for a gentler effect of sleepers:
2520                  */
2521                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2522                         thresh >>= 1;
2523
2524                 vruntime -= thresh;
2525         }
2526
2527         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2528         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2529 }
2530
2531 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2532
2533 static void
2534 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2535 {
2536         /*
2537          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2538          * through calling update_curr().
2539          */
2540         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2541                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2542
2543         /*
2544          * Update run-time statistics of the 'current'.
2545          */
2546         update_curr(cfs_rq);
2547         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2548         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2549         update_cfs_shares(cfs_rq);
2550
2551         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2552                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2553                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2554         }
2555
2556         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2557         check_spread(cfs_rq, se);
2558         if (se != cfs_rq->curr)
2559                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2560         se->on_rq = 1;
2561
2562         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2563                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2564                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2565         }
2566 }
2567
2568 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2569 {
2570         for_each_sched_entity(se) {
2571                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2572                 if (cfs_rq->last == se)
2573                         cfs_rq->last = NULL;
2574                 else
2575                         break;
2576         }
2577 }
2578
2579 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2580 {
2581         for_each_sched_entity(se) {
2582                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2583                 if (cfs_rq->next == se)
2584                         cfs_rq->next = NULL;
2585                 else
2586                         break;
2587         }
2588 }
2589
2590 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2591 {
2592         for_each_sched_entity(se) {
2593                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2594                 if (cfs_rq->skip == se)
2595                         cfs_rq->skip = NULL;
2596                 else
2597                         break;
2598         }
2599 }
2600
2601 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2602 {
2603         if (cfs_rq->last == se)
2604                 __clear_buddies_last(se);
2605
2606         if (cfs_rq->next == se)
2607                 __clear_buddies_next(se);
2608
2609         if (cfs_rq->skip == se)
2610                 __clear_buddies_skip(se);
2611 }
2612
2613 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2614
2615 static void
2616 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2617 {
2618         /*
2619          * Update run-time statistics of the 'current'.
2620          */
2621         update_curr(cfs_rq);
2622         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2623
2624         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2625         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2626 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2627                 if (entity_is_task(se)) {
2628                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2629
2630                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2631                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2632                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2633                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2634                 }
2635 #endif
2636         }
2637
2638         clear_buddies(cfs_rq, se);
2639
2640         if (se != cfs_rq->curr)
2641                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2642         se->on_rq = 0;
2643         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2644
2645         /*
2646          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2647          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2648          * movement in our normalized position.
2649          */
2650         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2651                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2652
2653         /* return excess runtime on last dequeue */
2654         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2655
2656         update_min_vruntime(cfs_rq);
2657         update_cfs_shares(cfs_rq);
2658 }
2659
2660 /*
2661  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2662  */
2663 static void
2664 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2665 {
2666         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2667         struct sched_entity *se;
2668         s64 delta;
2669
2670         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2671         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2672         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2673                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2674                 /*
2675                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2676                  * re-elected due to buddy favours.
2677                  */
2678                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2679                 return;
2680         }
2681
2682         /*
2683          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2684          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2685          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2686          */
2687         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2688                 return;
2689
2690         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2691         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2692
2693         if (delta < 0)
2694                 return;
2695
2696         if (delta > ideal_runtime)
2697                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2698 }
2699
2700 static void
2701 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2702 {
2703         /* 'current' is not kept within the tree. */
2704         if (se->on_rq) {
2705                 /*
2706                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2707                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2708                  * runqueue.
2709                  */
2710                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2711                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2712         }
2713
2714         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2715         cfs_rq->curr = se;
2716 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2717         /*
2718          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2719          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2720          * when there are only lesser-weight tasks around):
2721          */
2722         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2723                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2724                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2725         }
2726 #endif
2727         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2728 }
2729
2730 static int
2731 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2732
2733 /*
2734  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2735  * 1) keep things fair between processes/task groups
2736  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2737  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2738  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2739  */
2740 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2741 {
2742         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2743         struct sched_entity *left = se;
2744
2745         /*
2746          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2747          * be done without getting too unfair.
2748          */
2749         if (cfs_rq->skip == se) {
2750                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2751                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2752                         se = second;
2753         }
2754
2755         /*
2756          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2757          */
2758         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2759                 se = cfs_rq->last;
2760
2761         /*
2762          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2763          */
2764         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2765                 se = cfs_rq->next;
2766
2767         clear_buddies(cfs_rq, se);
2768
2769         return se;
2770 }
2771
2772 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2773
2774 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2775 {
2776         /*
2777          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2778          * was not called and update_curr() has to be done:
2779          */
2780         if (prev->on_rq)
2781                 update_curr(cfs_rq);
2782
2783         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2784         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2785
2786         check_spread(cfs_rq, prev);
2787         if (prev->on_rq) {
2788                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2789                 /* Put 'current' back into the tree. */
2790                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2791                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2792                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2793         }
2794         cfs_rq->curr = NULL;
2795 }
2796
2797 static void
2798 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2799 {
2800         /*
2801          * Update run-time statistics of the 'current'.
2802          */
2803         update_curr(cfs_rq);
2804
2805         /*
2806          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2807          */
2808         update_entity_load_avg(curr, 1);
2809         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2810         update_cfs_shares(cfs_rq);
2811
2812 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2813         /*
2814          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2815          * validating it and just reschedule.
2816          */
2817         if (queued) {
2818                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2819                 return;
2820         }
2821         /*
2822          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2823          */
2824         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2825                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2826                 return;
2827 #endif
2828
2829         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2830                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2831 }
2832
2833
2834 /**************************************************
2835  * CFS bandwidth control machinery
2836  */
2837
2838 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2839
2840 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2841 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2842
2843 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2844 {
2845         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2846 }
2847
2848 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
2849 {
2850         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2851 }
2852
2853 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
2854 {
2855         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2856 }
2857 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2858 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2859 {
2860         return true;
2861 }
2862
2863 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
2864 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
2865 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2866
2867 /*
2868  * default period for cfs group bandwidth.
2869  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2870  */
2871 static inline u64 default_cfs_period(void)
2872 {
2873         return 100000000ULL;
2874 }
2875
2876 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2877 {
2878         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2879 }
2880
2881 /*
2882  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2883  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2884  * additional synchronization around rq->lock.
2885  *
2886  * requires cfs_b->lock
2887  */
2888 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2889 {
2890         u64 now;
2891
2892         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2893                 return;
2894
2895         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2896         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2897         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2898 }
2899
2900 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2901 {
2902         return &tg->cfs_bandwidth;
2903 }
2904
2905 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2906 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2907 {
2908         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2909                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2910
2911         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2912 }
2913
2914 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2915 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2916 {
2917         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2918         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2919         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2920
2921         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2922         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2923
2924         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2925         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2926                 amount = min_amount;
2927         else {
2928                 /*
2929                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2930                  * period must have elapsed since the last consumption.
2931                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2932                  * active.
2933                  */
2934                 if (!cfs_b->timer_active) {
2935                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2936                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2937                 }
2938
2939                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2940                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2941                         cfs_b->runtime -= amount;
2942                         cfs_b->idle = 0;
2943                 }
2944         }
2945         expires = cfs_b->runtime_expires;
2946         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2947
2948         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2949         /*
2950          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2951          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2952          * issued.
2953          */
2954         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2955                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2956
2957         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2962  * fact that rq->clock snapshots this value.
2963  */
2964 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2965 {
2966         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2967
2968         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2969         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2970                 return;
2971
2972         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2973                 return;
2974
2975         /*
2976          * If the local deadline has passed we have to consider the
2977          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2978          * has not truly expired.
2979          *
2980          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2981          * whether the global deadline has advanced.
2982          */
2983
2984         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2985                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2986                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
2987         } else {
2988                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
2989                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
2990         }
2991 }
2992
2993 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2994                                      unsigned long delta_exec)
2995 {
2996         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
2997         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
2998         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2999
3000         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3001                 return;
3002
3003         /*
3004          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3005          * hierarchy can be throttled
3006          */
3007         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3008                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
3009 }
3010
3011 static __always_inline
3012 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec)
3013 {
3014         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3015                 return;
3016
3017         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3018 }
3019
3020 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3021 {
3022         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3023 }
3024
3025 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3026 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3027 {
3028         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3029 }
3030
3031 /*
3032  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3033  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3034  * load-balance operations.
3035  */
3036 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3037                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3038 {
3039         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3040
3041         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3042         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3043
3044         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3045                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3046 }
3047
3048 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3049 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3050 {
3051         struct rq *rq = data;
3052         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3053
3054         cfs_rq->throttle_count--;
3055 #ifdef CONFIG_SMP
3056         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3057                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3058                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3059                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3060         }
3061 #endif
3062
3063         return 0;
3064 }
3065
3066 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3067 {
3068         struct rq *rq = data;
3069         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3070
3071         /* group is entering throttled state, stop time */
3072         if (!cfs_rq->throttle_count)
3073                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3074         cfs_rq->throttle_count++;
3075
3076         return 0;
3077 }
3078
3079 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3080 {
3081         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3082         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3083         struct sched_entity *se;
3084         long task_delta, dequeue = 1;
3085
3086         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3087
3088         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3089         rcu_read_lock();
3090         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3091         rcu_read_unlock();
3092
3093         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3094         for_each_sched_entity(se) {
3095                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3096                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3097                 if (!se->on_rq)
3098                         break;
3099
3100                 if (dequeue)
3101                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3102                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3103
3104                 if (qcfs_rq->load.weight)
3105                         dequeue = 0;
3106         }
3107
3108         if (!se)
3109                 rq->nr_running -= task_delta;
3110
3111         cfs_rq->throttled = 1;
3112         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3113         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3114         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3115         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3116 }
3117
3118 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3119 {
3120         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3121         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3122         struct sched_entity *se;
3123         int enqueue = 1;
3124         long task_delta;
3125
3126         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3127
3128         cfs_rq->throttled = 0;
3129
3130         update_rq_clock(rq);
3131
3132         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3133         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3134         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3135         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3136
3137         /* update hierarchical throttle state */
3138         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3139
3140         if (!cfs_rq->load.weight)
3141                 return;
3142
3143         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3144         for_each_sched_entity(se) {
3145                 if (se->on_rq)
3146                         enqueue = 0;
3147
3148                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3149                 if (enqueue)
3150                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3151                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3152
3153                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3154                         break;
3155         }
3156
3157         if (!se)
3158                 rq->nr_running += task_delta;
3159
3160         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3161         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3162                 resched_task(rq->curr);
3163 }
3164
3165 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3166                 u64 remaining, u64 expires)
3167 {
3168         struct cfs_rq *cfs_rq;
3169         u64 runtime = remaining;
3170
3171         rcu_read_lock();
3172         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3173                                 throttled_list) {
3174                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3175
3176                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3177                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3178                         goto next;
3179
3180                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3181                 if (runtime > remaining)
3182                         runtime = remaining;
3183                 remaining -= runtime;
3184
3185                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3186                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3187
3188                 /* we check whether we're throttled above */
3189                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3190                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3191
3192 next:
3193                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3194
3195                 if (!remaining)
3196                         break;
3197         }
3198         rcu_read_unlock();
3199
3200         return remaining;
3201 }
3202
3203 /*
3204  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3205  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3206  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3207  * used to track this state.
3208  */
3209 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3210 {
3211         u64 runtime, runtime_expires;
3212         int idle = 1, throttled;
3213
3214         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3215         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3216         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3217                 goto out_unlock;
3218
3219         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3220         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
3221         idle = cfs_b->idle && !throttled;
3222         cfs_b->nr_periods += overrun;
3223
3224         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
3225         if (idle)
3226                 goto out_unlock;
3227
3228         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3229
3230         if (!throttled) {
3231                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3232                 cfs_b->idle = 1;
3233                 goto out_unlock;
3234         }
3235
3236         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3237         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3238
3239         /*
3240          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
3241          * to unthrottle them before making it generally available.  This
3242          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
3243          * allowed to run.
3244          */
3245         runtime = cfs_b->runtime;
3246         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3247         cfs_b->runtime = 0;
3248
3249         /*
3250          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
3251          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
3252          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
3253          */
3254         while (throttled && runtime > 0) {
3255                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3256                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3257                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3258                                                  runtime_expires);
3259                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3260
3261                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3262         }
3263
3264         /* return (any) remaining runtime */
3265         cfs_b->runtime = runtime;
3266         /*
3267          * While we are ensured activity in the period following an
3268          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3269          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3270          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3271          */
3272         cfs_b->idle = 0;
3273 out_unlock:
3274         if (idle)
3275                 cfs_b->timer_active = 0;
3276         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3277
3278         return idle;
3279 }
3280
3281 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3282 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3283 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3284 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3285 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3286 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3287
3288 /*
3289  * Are we near the end of the current quota period?
3290  *
3291  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3292  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3293  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3294  */
3295 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3296 {
3297         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3298         u64 remaining;
3299
3300         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3301         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3302                 return 1;
3303
3304         /* is a quota refresh about to occur? */
3305         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3306         if (remaining < min_expire)
3307                 return 1;
3308
3309         return 0;
3310 }
3311
3312 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3313 {
3314         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3315
3316         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3317         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3318                 return;
3319
3320         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3321                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3322 }
3323
3324 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3325 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3326 {
3327         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3328         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3329
3330         if (slack_runtime <= 0)
3331                 return;
3332
3333         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3334         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3335             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3336                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3337
3338                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3339                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3340                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3341                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3342         }
3343         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3344
3345         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3346         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3347 }
3348
3349 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3350 {
3351         if (!cfs_bandwidth_used())
3352                 return;
3353
3354         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3355                 return;
3356
3357         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3358 }
3359
3360 /*
3361  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3362  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3363  */
3364 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3365 {
3366         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3367         u64 expires;
3368
3369         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3370         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3371         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3372                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3373                 return;
3374         }
3375
3376         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
3377                 runtime = cfs_b->runtime;
3378                 cfs_b->runtime = 0;
3379         }
3380         expires = cfs_b->runtime_expires;
3381         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3382
3383         if (!runtime)
3384                 return;
3385
3386         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3387
3388         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3389         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3390                 cfs_b->runtime = runtime;
3391         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3392 }
3393
3394 /*
3395  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3396  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3397  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3398  */
3399 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3400 {
3401         if (!cfs_bandwidth_used())
3402                 return;
3403
3404         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3405         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3406                 return;
3407
3408         /* ensure the group is not already throttled */
3409         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3410                 return;
3411
3412         /* update runtime allocation */
3413         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3414         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3415                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3416 }
3417
3418 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3419 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3420 {
3421         if (!cfs_bandwidth_used())
3422                 return;
3423
3424         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3425                 return;
3426
3427         /*
3428          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3429          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3430          */
3431         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3432                 return;
3433
3434         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3435 }
3436
3437 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3438 {
3439         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3440                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3441         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3442
3443         return HRTIMER_NORESTART;
3444 }
3445
3446 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3447 {
3448         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3449                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3450         ktime_t now;
3451         int overrun;
3452         int idle = 0;
3453
3454         for (;;) {
3455                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3456                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3457
3458                 if (!overrun)
3459                         break;
3460
3461                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3462         }
3463
3464         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3465 }
3466
3467 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3468 {
3469         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3470         cfs_b->runtime = 0;
3471         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3472         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3473
3474         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3475         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3476         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3477         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3478         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3479 }
3480
3481 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3482 {
3483         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3484         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3485 }
3486
3487 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3488 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3489 {
3490         /*
3491          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3492          * period or because we're racing with the tear-down path
3493          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3494          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3495          */
3496         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer))) {
3497                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3498                 /* ensure cfs_b->lock is available while we wait */
3499                 hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3500
3501                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3502                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3503                 if (cfs_b->timer_active)
3504                         return;
3505         }
3506
3507         cfs_b->timer_active = 1;
3508         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3509 }
3510
3511 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3512 {
3513         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3514         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3515 }
3516
3517 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3518 {
3519         struct cfs_rq *cfs_rq;
3520
3521         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3522                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3523
3524                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3525                         continue;
3526
3527                 /*
3528                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3529                  * there's some valid quota amount
3530                  */
3531                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
3532                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3533                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3534         }
3535 }
3536
3537 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3538 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3539 {
3540         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3541 }
3542
3543 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
3544                                      unsigned long delta_exec) {}
3545 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3546 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3547 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3548
3549 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3550 {
3551         return 0;
3552 }
3553
3554 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3555 {
3556         return 0;
3557 }
3558
3559 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3560                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3561 {
3562         return 0;
3563 }
3564
3565 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3566
3567 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3568 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3569 #endif
3570
3571 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3572 {
3573         return NULL;
3574 }
3575 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3576 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3577
3578 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3579
3580 /**************************************************
3581  * CFS operations on tasks:
3582  */
3583
3584 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3585 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3586 {
3587         struct sched_entity *se = &p->se;
3588         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3589
3590         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3591
3592         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3593                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3594                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3595                 s64 delta = slice - ran;
3596
3597                 if (delta < 0) {
3598                         if (rq->curr == p)
3599                                 resched_task(p);
3600                         return;
3601                 }
3602
3603                 /*
3604                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
3605                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
3606                  */
3607                 if (rq->curr != p)
3608                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
3609
3610                 hrtick_start(rq, delta);
3611         }
3612 }
3613
3614 /*
3615  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3616  * current task is from our class and nr_running is low enough
3617  * to matter.
3618  */
3619 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3620 {
3621         struct task_struct *curr = rq->curr;
3622
3623         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3624                 return;
3625
3626         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3627                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3628 }
3629 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3630 static inline void
3631 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3632 {
3633 }
3634
3635 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3636 {
3637 }
3638 #endif
3639
3640 /*
3641  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3642  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3643  * then put the task into the rbtree:
3644  */
3645 static void
3646 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3647 {
3648         struct cfs_rq *cfs_rq;
3649         struct sched_entity *se = &p->se;
3650
3651         for_each_sched_entity(se) {
3652                 if (se->on_rq)
3653                         break;
3654                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3655                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3656
3657                 /*
3658                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3659                  *
3660                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3661                  * post the final h_nr_running increment below.
3662                 */
3663                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3664                         break;
3665                 cfs_rq->h_nr_running++;
3666
3667                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3668         }
3669
3670         for_each_sched_entity(se) {
3671                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3672                 cfs_rq->h_nr_running++;
3673
3674                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3675                         break;
3676
3677                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3678                 update_entity_load_avg(se, 1);
3679         }
3680
3681         if (!se) {
3682                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3683                 inc_nr_running(rq);
3684         }
3685         hrtick_update(rq);
3686 }
3687
3688 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3689
3690 /*
3691  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3692  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3693  * update the fair scheduling stats:
3694  */
3695 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3696 {
3697         struct cfs_rq *cfs_rq;
3698         struct sched_entity *se = &p->se;
3699         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3700
3701         for_each_sched_entity(se) {
3702                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3703                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3704
3705                 /*
3706                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3707                  *
3708                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3709                  * post the final h_nr_running decrement below.
3710                 */
3711                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3712                         break;
3713                 cfs_rq->h_nr_running--;
3714
3715                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3716                 if (cfs_rq->load.weight) {
3717                         /*
3718                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3719                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3720                          */
3721                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3722                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3723
3724                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3725                         se = parent_entity(se);
3726                         break;
3727                 }
3728                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3729         }
3730
3731         for_each_sched_entity(se) {
3732                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3733                 cfs_rq->h_nr_running--;
3734
3735                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3736                         break;
3737
3738                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3739                 update_entity_load_avg(se, 1);
3740         }
3741
3742         if (!se) {
3743                 dec_nr_running(rq);
3744                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3745         }
3746         hrtick_update(rq);
3747 }
3748
3749 #ifdef CONFIG_SMP
3750 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3751 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3752 {
3753         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3754 }
3755
3756 /*
3757  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3758  * according to the scheduling class and "nice" value.
3759  *
3760  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3761  * balance conservatively.
3762  */
3763 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3764 {
3765         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3766         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3767
3768         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3769                 return total;
3770
3771         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3772 }
3773
3774 /*
3775  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3776  * according to the scheduling class and "nice" value.
3777  */
3778 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3779 {
3780         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3781         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3782
3783         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3784                 return total;
3785
3786         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3787 }
3788
3789 static unsigned long power_of(int cpu)
3790 {
3791         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3792 }
3793
3794 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3795 {
3796         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3797         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3798         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3799
3800         if (nr_running)
3801                 return load_avg / nr_running;
3802
3803         return 0;
3804 }
3805
3806 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3807 {
3808         /*
3809          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3810          * about the boundary, really active task won't care
3811          * about the loss.
3812          */
3813         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3814                 current->wakee_flips = 0;
3815                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3816         }
3817
3818         if (current->last_wakee != p) {
3819                 current->last_wakee = p;
3820                 current->wakee_flips++;
3821         }
3822 }
3823
3824 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3825 {
3826         struct sched_entity *se = &p->se;
3827         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3828         u64 min_vruntime;
3829
3830 #ifndef CONFIG_64BIT
3831         u64 min_vruntime_copy;
3832
3833         do {
3834                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3835                 smp_rmb();
3836                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3837         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3838 #else
3839         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3840 #endif
3841
3842         se->vruntime -= min_vruntime;
3843         record_wakee(p);
3844 }
3845
3846 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3847 /*
3848  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3849  *
3850  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3851  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3852  * can calculate the shift in shares.
3853  *
3854  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3855  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3856  * total group weight.
3857  *
3858  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3859  * distribution (s_i) using:
3860  *
3861  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3862  *
3863  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3864  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3865  * shares distribution (s_i):
3866  *
3867  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3868  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3869  *
3870  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3871  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3872  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3873  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3874  *
3875  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3876  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3877  *
3878  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3879  *
3880  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3881  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3882  * weight and shares distributions like:
3883  *
3884  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3885  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3886  *
3887  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3888  *
3889  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3890  *
3891  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3892  *
3893  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3894  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3895  * 4/7) times the weight of the group.
3896  */
3897 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3898 {
3899         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3900
3901         if (!tg->parent || !wl) /* the trivial, non-cgroup case */
3902                 return wl;
3903
3904         for_each_sched_entity(se) {
3905                 long w, W;
3906
3907                 tg = se->my_q->tg;
3908
3909                 /*
3910                  * W = @wg + \Sum rw_j
3911                  */
3912                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3913
3914                 /*
3915                  * w = rw_i + @wl
3916                  */
3917                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3918
3919                 /*
3920                  * wl = S * s'_i; see (2)
3921                  */
3922                 if (W > 0 && w < W)
3923                         wl = (w * tg->shares) / W;
3924                 else
3925                         wl = tg->shares;
3926
3927                 /*
3928                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3929                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3930                  * calc_cfs_shares().
3931                  */
3932                 if (wl < MIN_SHARES)
3933                         wl = MIN_SHARES;
3934
3935                 /*
3936                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3937                  */
3938                 wl -= se->load.weight;
3939
3940                 /*
3941                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3942                  * the final effective load change on the root group. Since
3943                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3944                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3945                  * resulting from this level per the above.
3946                  */
3947                 wg = 0;
3948         }
3949
3950         return wl;
3951 }
3952 #else
3953
3954 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3955 {
3956         return wl;
3957 }
3958
3959 #endif
3960
3961 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3962 {
3963         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3964
3965         /*
3966          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3967          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3968          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3969          */
3970         if (p->wakee_flips > factor) {
3971                 /*
3972                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3973                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3974                  * it alone.
3975                  */
3976                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3977                         return 1;
3978         }
3979
3980         return 0;
3981 }
3982
3983 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
3984 {
3985         s64 this_load, load;
3986         int idx, this_cpu, prev_cpu;
3987         unsigned long tl_per_task;
3988         struct task_group *tg;
3989         unsigned long weight;
3990         int balanced;
3991
3992         /*
3993          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
3994          * ourselves around too much.
3995          */
3996         if (wake_wide(p))
3997                 return 0;
3998
3999         idx       = sd->wake_idx;
4000         this_cpu  = smp_processor_id();
4001         prev_cpu  = task_cpu(p);
4002         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4003         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4004
4005         /*
4006          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4007          * effect of the currently running task from the load
4008          * of the current CPU:
4009          */
4010         if (sync) {
4011                 tg = task_group(current);
4012                 weight = current->se.load.weight;
4013
4014                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4015                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4016         }
4017
4018         tg = task_group(p);
4019         weight = p->se.load.weight;
4020
4021         /*
4022          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4023          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4024          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4025          * about that, so that's good too.
4026          *
4027          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4028          * task to be woken on this_cpu.
4029          */
4030         if (this_load > 0) {
4031                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4032
4033                 this_eff_load = 100;
4034                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
4035                 this_eff_load *= this_load +
4036                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4037
4038                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4039                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
4040                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4041
4042                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4043         } else
4044                 balanced = true;
4045
4046         /*
4047          * If the currently running task will sleep within
4048          * a reasonable amount of time then attract this newly
4049          * woken task:
4050          */
4051         if (sync && balanced)
4052                 return 1;
4053
4054         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4055         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4056
4057         if (balanced ||
4058             (this_load <= load &&
4059              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4060                 /*
4061                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4062                  * p is cache cold in this domain, and
4063                  * there is no bad imbalance.
4064                  */
4065                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4066                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4067
4068                 return 1;
4069         }
4070         return 0;
4071 }
4072
4073 /*
4074  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4075  * domain.
4076  */
4077 static struct sched_group *
4078 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4079                   int this_cpu, int load_idx)
4080 {
4081         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4082         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4083         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4084
4085         do {
4086                 unsigned long load, avg_load;
4087                 int local_group;
4088                 int i;
4089
4090                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4091                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4092                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4093                         continue;
4094
4095                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4096                                                sched_group_cpus(group));
4097
4098                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4099                 avg_load = 0;
4100
4101                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4102                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4103                         if (local_group)
4104                                 load = source_load(i, load_idx);
4105                         else
4106                                 load = target_load(i, load_idx);
4107
4108                         avg_load += load;
4109                 }
4110
4111                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
4112                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
4113
4114                 if (local_group) {
4115                         this_load = avg_load;
4116                 } else if (avg_load < min_load) {
4117                         min_load = avg_load;
4118                         idlest = group;
4119                 }
4120         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4121
4122         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4123                 return NULL;
4124         return idlest;
4125 }
4126
4127 /*
4128  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4129  */
4130 static int
4131 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4132 {
4133         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4134         int idlest = -1;
4135         int i;
4136
4137         /* Traverse only the allowed CPUs */
4138         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4139                 load = weighted_cpuload(i);
4140
4141                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4142                         min_load = load;
4143                         idlest = i;
4144                 }
4145         }
4146
4147         return idlest;
4148 }
4149
4150 /*
4151  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4152  */
4153 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4154 {
4155         struct sched_domain *sd;
4156         struct sched_group *sg;
4157         int i = task_cpu(p);
4158
4159         if (idle_cpu(target))
4160                 return target;
4161
4162         /*
4163          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4164          */
4165         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4166                 return i;
4167
4168         /*
4169          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4170          */
4171         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4172         for_each_lower_domain(sd) {
4173                 sg = sd->groups;
4174                 do {
4175                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4176                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4177                                 goto next;
4178
4179                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4180                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4181                                         goto next;
4182                         }
4183
4184                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4185                                         tsk_cpus_allowed(p));
4186                         goto done;
4187 next:
4188                         sg = sg->next;
4189                 } while (sg != sd->groups);
4190         }
4191 done:
4192         return target;
4193 }
4194
4195 /*
4196  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
4197  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
4198  * SD_BALANCE_EXEC.
4199  *
4200  * Balance, ie. select the least loaded group.
4201  *
4202  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
4203  *
4204  * preempt must be disabled.
4205  */
4206 static int
4207 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4208 {
4209         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4210         int cpu = smp_processor_id();
4211         int new_cpu = cpu;
4212         int want_affine = 0;
4213         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4214
4215         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4216                 return prev_cpu;
4217
4218         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4219                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4220                         want_affine = 1;
4221                 new_cpu = prev_cpu;
4222         }
4223
4224         rcu_read_lock();
4225         for_each_domain(cpu, tmp) {
4226                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4227                         continue;
4228
4229                 /*
4230                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4231                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4232                  */
4233                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4234                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4235                         affine_sd = tmp;
4236                         break;
4237                 }
4238
4239                 if (tmp->flags & sd_flag)
4240                         sd = tmp;
4241         }
4242
4243         if (affine_sd) {
4244                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4245                         prev_cpu = cpu;
4246
4247                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4248                 goto unlock;
4249         }
4250
4251         while (sd) {
4252                 int load_idx = sd->forkexec_idx;
4253                 struct sched_group *group;
4254                 int weight;
4255
4256                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4257                         sd = sd->child;
4258                         continue;
4259                 }
4260
4261                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4262                         load_idx = sd->wake_idx;
4263
4264                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, load_idx);
4265                 if (!group) {
4266                         sd = sd->child;
4267                         continue;
4268                 }
4269
4270                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4271                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4272                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4273                         sd = sd->child;
4274                         continue;
4275                 }
4276
4277                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4278                 cpu = new_cpu;
4279                 weight = sd->span_weight;
4280                 sd = NULL;
4281                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4282                         if (weight <= tmp->span_weight)
4283                                 break;
4284                         if (tmp->flags & sd_flag)
4285                                 sd = tmp;
4286                 }
4287                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4288         }
4289 unlock:
4290         rcu_read_unlock();
4291
4292         return new_cpu;
4293 }
4294
4295 /*
4296  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4297  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4298  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4299  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4300  */
4301 static void
4302 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4303 {
4304         struct sched_entity *se = &p->se;
4305         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4306
4307         /*
4308          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4309          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4310          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4311          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4312          */
4313         if (se->avg.decay_count) {
4314                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4315                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4316                                                 &cfs_rq->removed_load);
4317         }
4318 }
4319 #endif /* CONFIG_SMP */
4320
4321 static unsigned long
4322 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4323 {
4324         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4325
4326         /*
4327          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4328          * to virtual-time in his units.
4329          *
4330          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4331          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4332          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4333          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4334          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4335          *
4336          * This is especially important for buddies when the leftmost
4337          * task is higher priority than the buddy.
4338          */
4339         return calc_delta_fair(gran, se);
4340 }
4341
4342 /*
4343  * Should 'se' preempt 'curr'.
4344  *
4345  *             |s1
4346  *        |s2
4347  *   |s3
4348  *         g
4349  *      |<--->|c
4350  *
4351  *  w(c, s1) = -1
4352  *  w(c, s2) =  0
4353  *  w(c, s3) =  1
4354  *
4355  */
4356 static int
4357 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4358 {
4359         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4360
4361         if (vdiff <= 0)
4362                 return -1;
4363
4364         gran = wakeup_gran(curr, se);
4365         if (vdiff > gran)
4366                 return 1;
4367
4368         return 0;
4369 }
4370
4371 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4372 {
4373         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4374                 return;
4375
4376         for_each_sched_entity(se)
4377                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4378 }
4379
4380 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4381 {
4382         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4383                 return;
4384
4385         for_each_sched_entity(se)
4386                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4387 }
4388
4389 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4390 {
4391         for_each_sched_entity(se)
4392                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4393 }
4394
4395 /*
4396  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4397  */
4398 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4399 {
4400         struct task_struct *curr = rq->curr;
4401         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4402         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4403         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4404         int next_buddy_marked = 0;
4405
4406         if (unlikely(se == pse))
4407                 return;
4408
4409         /*
4410          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
4411          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4412          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4413          * next-buddy nomination below.
4414          */
4415         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4416                 return;
4417
4418         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4419                 set_next_buddy(pse);
4420                 next_buddy_marked = 1;
4421         }
4422
4423         /*
4424          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4425          * wake up path.
4426          *
4427          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4428          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4429          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4430          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4431          * below.
4432          */
4433         if (test_tsk_need_resched(curr))
4434                 return;
4435
4436         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4437         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4438             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4439                 goto preempt;
4440
4441         /*
4442          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4443          * is driven by the tick):
4444          */
4445         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4446                 return;
4447
4448         find_matching_se(&se, &pse);
4449         update_curr(cfs_rq_of(se));
4450         BUG_ON(!pse);
4451         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4452                 /*
4453                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4454                  * triggering this preemption.
4455                  */
4456                 if (!next_buddy_marked)
4457                         set_next_buddy(pse);
4458                 goto preempt;
4459         }
4460
4461         return;
4462
4463 preempt:
4464         resched_task(curr);
4465         /*
4466          * Only set the backward buddy when the current task is still
4467          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4468          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4469          * point, either of which can * drop the rq lock.
4470          *
4471          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4472          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4473          */
4474         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4475                 return;
4476
4477         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4478                 set_last_buddy(se);
4479 }
4480
4481 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
4482 {
4483         struct task_struct *p;
4484         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4485         struct sched_entity *se;
4486
4487         if (!cfs_rq->nr_running)
4488                 return NULL;
4489
4490         do {
4491                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
4492                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4493                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4494         } while (cfs_rq);
4495
4496         p = task_of(se);
4497         if (hrtick_enabled(rq))
4498                 hrtick_start_fair(rq, p);
4499
4500         return p;
4501 }
4502
4503 /*
4504  * Account for a descheduled task:
4505  */
4506 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4507 {
4508         struct sched_entity *se = &prev->se;
4509         struct cfs_rq *cfs_rq;
4510
4511         for_each_sched_entity(se) {
4512                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4513                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4514         }
4515 }
4516
4517 /*
4518  * sched_yield() is very simple
4519  *
4520  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4521  */
4522 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4523 {
4524         struct task_struct *curr = rq->curr;
4525         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4526         struct sched_entity *se = &curr->se;
4527
4528         /*
4529          * Are we the only task in the tree?
4530          */
4531         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4532                 return;
4533
4534         clear_buddies(cfs_rq, se);
4535
4536         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4537                 update_rq_clock(rq);
4538                 /*
4539                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4540                  */
4541                 update_curr(cfs_rq);
4542                 /*
4543                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4544                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4545                  * and double the fastpath cost.
4546                  */
4547                  rq->skip_clock_update = 1;
4548         }
4549
4550         set_skip_buddy(se);
4551 }
4552
4553 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4554 {
4555         struct sched_entity *se = &p->se;
4556
4557         /* throttled hierarchies are not runnable */
4558         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4559                 return false;
4560
4561         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4562         set_next_buddy(se);
4563
4564         yield_task_fair(rq);
4565
4566         return true;
4567 }
4568
4569 #ifdef CONFIG_SMP
4570 /**************************************************
4571  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4572  *
4573  * BASICS
4574  *
4575  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4576  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4577  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4578  *
4579  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4580  *
4581  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4582  * W_i,0 is defined as:
4583  *
4584  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4585  *
4586  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4587  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4588  *
4589  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4590  * weight:
4591  *
4592  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4593  *
4594  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
4595  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4596  * can also include other factors [XXX].
4597  *
4598  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
4599  * directly from (1):
4600  *
4601  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
4602  *
4603  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
4604  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
4605  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
4606  *
4607  * [XXX expand on:
4608  *     - infeasible weights;
4609  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
4610  *
4611  *
4612  * SCHED DOMAINS
4613  *
4614  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
4615  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
4616  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
4617  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
4618  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
4619  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
4620  * the groups.
4621  *
4622  * This yields:
4623  *
4624  *     log_2 n     1     n
4625  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
4626  *     i = 0      2^i   2^i
4627  *                               `- size of each group
4628  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
4629  *         |         `- freq
4630  *         `- sum over all levels
4631  *
4632  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4633  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4634  *
4635  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4636  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4637  *
4638  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4639  *
4640  *             log_2 n     
4641  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4642  *             k = 0
4643  *
4644  * And you'll find that:
4645  *
4646  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4647  *
4648  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4649  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4650  * of:
4651  *
4652  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4653  *
4654  *
4655  * WORK CONSERVING
4656  *
4657  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4658  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4659  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4660  *
4661  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4662  * time.
4663  *
4664  * [XXX more?]
4665  *
4666  *
4667  * CGROUPS
4668  *
4669  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4670  *
4671  *                                s_k,i
4672  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4673  *                                 S_k
4674  *
4675  * Where
4676  *
4677  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4678  *
4679  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4680  *
4681  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4682  * property.
4683  *
4684  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4685  *      rewrite all of this once again.]
4686  */ 
4687
4688 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4689
4690 enum fbq_type { regular, remote, all };
4691
4692 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4693 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4694 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4695 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4696
4697 struct lb_env {
4698         struct sched_domain     *sd;
4699
4700         struct rq               *src_rq;
4701         int                     src_cpu;
4702
4703         int                     dst_cpu;
4704         struct rq               *dst_rq;
4705
4706         struct cpumask          *dst_grpmask;
4707         int                     new_dst_cpu;
4708         enum cpu_idle_type      idle;
4709         long                    imbalance;
4710         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4711         struct cpumask          *cpus;
4712
4713         unsigned int            flags;
4714
4715         unsigned int            loop;
4716         unsigned int            loop_break;
4717         unsigned int            loop_max;
4718
4719         enum fbq_type           fbq_type;
4720 };
4721
4722 /*
4723  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4724  * Both runqueues must be locked.
4725  */
4726 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4727 {
4728         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4729         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4730         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4731         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4732 }
4733
4734 /*
4735  * Is this task likely cache-hot:
4736  */
4737 static int
4738 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4739 {
4740         s64 delta;
4741
4742         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4743                 return 0;
4744
4745         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4746                 return 0;
4747
4748         /*
4749          * Buddy candidates are cache hot:
4750          */
4751         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4752                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4753                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4754                 return 1;
4755
4756         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4757                 return 1;
4758         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4759                 return 0;
4760
4761         delta = now - p->se.exec_start;
4762
4763         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4764 }
4765
4766 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4767 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4768 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4769 {
4770         int src_nid, dst_nid;
4771
4772         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4773             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4774                 return false;
4775         }
4776
4777         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4778         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4779
4780         if (src_nid == dst_nid)
4781                 return false;
4782
4783         /* Always encourage migration to the preferred node. */
4784         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
4785                 return true;
4786
4787         /* If both task and group weight improve, this move is a winner. */
4788         if (task_weight(p, dst_nid) > task_weight(p, src_nid) &&
4789             group_weight(p, dst_nid) > group_weight(p, src_nid))
4790                 return true;
4791
4792         return false;
4793 }
4794
4795
4796 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4797 {
4798         int src_nid, dst_nid;
4799
4800         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4801                 return false;
4802
4803         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4804                 return false;
4805
4806         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4807         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4808
4809         if (src_nid == dst_nid)
4810                 return false;
4811
4812         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
4813         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
4814                 return true;
4815
4816         /* If either task or group weight get worse, don't do it. */
4817         if (task_weight(p, dst_nid) < task_weight(p, src_nid) ||
4818             group_weight(p, dst_nid) < group_weight(p, src_nid))
4819                 return true;
4820
4821         return false;
4822 }
4823
4824 #else
4825 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4826                                              struct lb_env *env)
4827 {
4828         return false;
4829 }
4830
4831 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4832                                              struct lb_env *env)
4833 {
4834         return false;
4835 }
4836 #endif
4837
4838 /*
4839  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4840  */
4841 static
4842 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4843 {
4844         int tsk_cache_hot = 0;
4845         /*
4846          * We do not migrate tasks that are:
4847          * 1) throttled_lb_pair, or
4848          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4849          * 3) running (obviously), or
4850          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4851          */
4852         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4853                 return 0;
4854
4855         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4856                 int cpu;
4857
4858                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4859
4860                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4861
4862                 /*
4863                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4864                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4865                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4866                  *
4867                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4868                  * one in current iteration.
4869                  */
4870                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4871                         return 0;
4872
4873                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4874                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4875                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4876                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4877                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4878                                 break;
4879                         }
4880                 }
4881
4882                 return 0;
4883         }
4884
4885         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4886         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4887
4888         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4889                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4890                 return 0;
4891         }
4892
4893         /*
4894          * Aggressive migration if:
4895          * 1) destination numa is preferred
4896          * 2) task is cache cold, or
4897          * 3) too many balance attempts have failed.
4898          */
4899         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4900         if (!tsk_cache_hot)
4901                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4902
4903         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4904 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4905                 if (tsk_cache_hot) {
4906                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4907                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4908                 }
4909 #endif
4910                 return 1;
4911         }
4912
4913         if (!tsk_cache_hot ||
4914                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4915
4916                 if (tsk_cache_hot) {
4917                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4918                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4919                 }
4920
4921                 return 1;
4922         }
4923
4924         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4925         return 0;
4926 }
4927
4928 /*
4929  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4930  * part of active balancing operations within "domain".
4931  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4932  *
4933  * Called with both runqueues locked.
4934  */
4935 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4936 {
4937         struct task_struct *p, *n;
4938
4939         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4940                 if (!can_migrate_task(p, env))
4941                         continue;
4942
4943                 move_task(p, env);
4944                 /*
4945                  * Right now, this is only the second place move_task()
4946                  * is called, so we can safely collect move_task()
4947                  * stats here rather than inside move_task().
4948                  */
4949                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4950                 return 1;
4951         }
4952         return 0;
4953 }
4954
4955 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4956
4957 /*
4958  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4959  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4960  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4961  *
4962  * Called with both runqueues locked.
4963  */
4964 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4965 {
4966         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4967         struct task_struct *p;
4968         unsigned long load;
4969         int pulled = 0;
4970
4971         if (env->imbalance <= 0)
4972                 return 0;
4973
4974         while (!list_empty(tasks)) {
4975                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4976
4977                 env->loop++;
4978                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4979                 if (env->loop > env->loop_max)
4980                         break;
4981
4982                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
4983                 if (env->loop > env->loop_break) {
4984                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
4985                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
4986                         break;
4987                 }
4988
4989                 if (!can_migrate_task(p, env))
4990                         goto next;
4991
4992                 load = task_h_load(p);
4993
4994                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
4995                         goto next;
4996
4997                 if ((load / 2) > env->imbalance)
4998                         goto next;
4999
5000                 move_task(p, env);
5001                 pulled++;
5002                 env->imbalance -= load;
5003
5004 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5005                 /*
5006                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5007                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
5008                  * the critical section.
5009                  */
5010                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5011                         break;
5012 #endif
5013
5014                 /*
5015                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5016                  * weighted load.
5017                  */
5018                 if (env->imbalance <= 0)
5019                         break;
5020
5021                 continue;
5022 next:
5023                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5024         }
5025
5026         /*
5027          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
5028          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
5029          * inside move_task().
5030          */
5031         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
5032
5033         return pulled;
5034 }
5035
5036 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5037 /*
5038  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5039  */
5040 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5041 {
5042         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5043         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5044
5045         /* throttled entities do not contribute to load */
5046         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5047                 return;
5048
5049         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5050
5051         if (se) {
5052                 update_entity_load_avg(se, 1);
5053                 /*
5054                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5055                  * list removal.  This generally implies that all our children
5056                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5057                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5058                  * at enqueue.
5059                  *
5060                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5061                  */
5062                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5063                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5064         } else {
5065                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5066                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5067         }
5068 }
5069
5070 static void update_blocked_averages(int cpu)
5071 {
5072         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5073         struct cfs_rq *cfs_rq;
5074         unsigned long flags;
5075
5076         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5077         update_rq_clock(rq);
5078         /*
5079          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5080          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5081          */
5082         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5083                 /*
5084                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5085                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5086                  * groups does not result in continually extending hold time.
5087                  */
5088                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5089         }
5090
5091         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5092 }
5093
5094 /*
5095  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5096  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5097  * group is a fraction of its parents load.
5098  */
5099 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5100 {
5101         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5102         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5103         unsigned long now = jiffies;
5104         unsigned long load;
5105
5106         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5107                 return;
5108
5109         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5110         for_each_sched_entity(se) {
5111                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5112                 cfs_rq->h_load_next = se;
5113                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5114                         break;
5115         }
5116
5117         if (!se) {
5118                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5119                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5120         }
5121
5122         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5123                 load = cfs_rq->h_load;
5124                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5125                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5126                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5127                 cfs_rq->h_load = load;
5128                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5129         }
5130 }
5131
5132 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5133 {
5134         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5135
5136         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5137         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5138                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5139 }
5140 #else
5141 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5142 {
5143 }
5144
5145 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5146 {
5147         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5148 }
5149 #endif
5150
5151 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5152 /*
5153  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5154  */
5155 struct sg_lb_stats {
5156         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5157         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5158         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5159         unsigned long load_per_task;
5160         unsigned long group_power;
5161         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5162         unsigned int group_capacity;
5163         unsigned int idle_cpus;
5164         unsigned int group_weight;
5165         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
5166         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
5167 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5168         unsigned int nr_numa_running;
5169         unsigned int nr_preferred_running;
5170 #endif
5171 };
5172
5173 /*
5174  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5175  *               during load balancing.
5176  */
5177 struct sd_lb_stats {
5178         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5179         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5180         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5181         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
5182         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5183
5184         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5185         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5186 };
5187
5188 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5189 {
5190         /*
5191          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5192          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5193          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5194          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5195          */
5196         *sds = (struct sd_lb_stats){
5197                 .busiest = NULL,
5198                 .local = NULL,
5199                 .total_load = 0UL,
5200                 .total_pwr = 0UL,
5201                 .busiest_stat = {
5202                         .avg_load = 0UL,
5203                 },
5204         };
5205 }
5206
5207 /**
5208  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5209  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5210  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5211  *
5212  * Return: The load index.
5213  */
5214 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5215                                         enum cpu_idle_type idle)
5216 {
5217         int load_idx;
5218
5219         switch (idle) {
5220         case CPU_NOT_IDLE:
5221                 load_idx = sd->busy_idx;
5222                 break;
5223
5224         case CPU_NEWLY_IDLE:
5225                 load_idx = sd->newidle_idx;
5226                 break;
5227         default:
5228                 load_idx = sd->idle_idx;
5229                 break;
5230         }
5231
5232         return load_idx;
5233 }
5234
5235 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5236 {
5237         return SCHED_POWER_SCALE;
5238 }
5239
5240 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5241 {
5242         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
5243 }
5244
5245 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5246 {
5247         unsigned long weight = sd->span_weight;
5248         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5249
5250         smt_gain /= weight;
5251
5252         return smt_gain;
5253 }
5254
5255 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5256 {
5257         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
5258 }
5259
5260 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
5261 {
5262         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5263         u64 total, available, age_stamp, avg;
5264
5265         /*
5266          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5267          * we read them once before doing sanity checks on them.
5268          */
5269         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5270         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5271
5272         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
5273
5274         if (unlikely(total < avg)) {
5275                 /* Ensures that power won't end up being negative */
5276                 available = 0;
5277         } else {
5278                 available = total - avg;
5279         }
5280
5281         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
5282                 total = SCHED_POWER_SCALE;
5283
5284         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5285
5286         return div_u64(available, total);
5287 }
5288
5289 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5290 {
5291         unsigned long weight = sd->span_weight;
5292         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
5293         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5294
5295         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
5296                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
5297                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
5298                 else
5299                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
5300
5301                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5302         }
5303
5304         sdg->sgp->power_orig = power;
5305
5306         if (sched_feat(ARCH_POWER))
5307                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
5308         else
5309                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
5310
5311         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5312
5313         power *= scale_rt_power(cpu);
5314         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5315
5316         if (!power)
5317                 power = 1;
5318
5319         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
5320         sdg->sgp->power = power;
5321 }
5322
5323 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5324 {
5325         struct sched_domain *child = sd->child;
5326         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5327         unsigned long power, power_orig;
5328         unsigned long interval;
5329
5330         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5331         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5332         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
5333
5334         if (!child) {
5335                 update_cpu_power(sd, cpu);
5336                 return;
5337         }
5338
5339         power_orig = power = 0;
5340
5341         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5342                 /*
5343                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5344                  * span the current group.
5345                  */
5346
5347                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5348                         struct sched_group *sg = cpu_rq(cpu)->sd->groups;
5349
5350                         power_orig += sg->sgp->power_orig;
5351                         power += sg->sgp->power;
5352                 }
5353         } else  {
5354                 /*
5355                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5356                  * span the current group.
5357                  */ 
5358
5359                 group = child->groups;
5360                 do {
5361                         power_orig += group->sgp->power_orig;
5362                         power += group->sgp->power;
5363                         group = group->next;
5364                 } while (group != child->groups);
5365         }
5366
5367         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
5368         sdg->sgp->power = power;
5369 }
5370
5371 /*
5372  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5373  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5374  * which on its own isn't powerful enough.
5375  *
5376  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5377  */
5378 static inline int
5379 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5380 {
5381         /*
5382          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
5383          */
5384         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
5385                 return 0;
5386
5387         /*
5388          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
5389          */
5390         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
5391                 return 1;
5392
5393         return 0;
5394 }
5395
5396 /*
5397  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5398  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5399  *
5400  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5401  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5402  * Something like:
5403  *
5404  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5405  *              *     * * *
5406  *
5407  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5408  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5409  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5410  *
5411  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5412  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5413  * moving tasks due to affinity constraints.
5414  *
5415  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5416  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5417  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5418  * to create an effective group imbalance.
5419  *
5420  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5421  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5422  * subtle and fragile situation.
5423  */
5424
5425 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5426 {
5427         return group->sgp->imbalance;
5428 }
5429
5430 /*
5431  * Compute the group capacity.
5432  *
5433  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
5434  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5435  * and limit power unit capacity with that.
5436  */
5437 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5438 {
5439         unsigned int capacity, smt, cpus;
5440         unsigned int power, power_orig;
5441
5442         power = group->sgp->power;
5443         power_orig = group->sgp->power_orig;
5444         cpus = group->group_weight;
5445
5446         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
5447         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
5448         capacity = cpus / smt; /* cores */
5449
5450         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
5451         if (!capacity)
5452                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5453
5454         return capacity;
5455 }
5456
5457 /**
5458  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5459  * @env: The load balancing environment.
5460  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5461  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5462  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5463  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5464  */
5465 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5466                         struct sched_group *group, int load_idx,
5467                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
5468 {
5469         unsigned long nr_running;
5470         unsigned long load;
5471         int i;
5472
5473         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5474
5475         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5476                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5477
5478                 nr_running = rq->nr_running;
5479
5480                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5481                 if (local_group)
5482                         load = target_load(i, load_idx);
5483                 else
5484                         load = source_load(i, load_idx);
5485
5486                 sgs->group_load += load;
5487                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
5488 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5489                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
5490                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
5491 #endif
5492                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
5493                 if (idle_cpu(i))
5494                         sgs->idle_cpus++;
5495         }
5496
5497         /* Adjust by relative CPU power of the group */
5498         sgs->group_power = group->sgp->power;
5499         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
5500
5501         if (sgs->sum_nr_running)
5502                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
5503
5504         sgs->group_weight = group->group_weight;
5505
5506         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
5507         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
5508
5509         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
5510                 sgs->group_has_capacity = 1;
5511 }
5512
5513 /**
5514  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
5515  * @env: The load balancing environment.
5516  * @sds: sched_domain statistics
5517  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
5518  * @sgs: sched_group statistics
5519  *
5520  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
5521  * busiest group.
5522  *
5523  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
5524  * busiest group. %false otherwise.
5525  */
5526 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
5527                                    struct sd_lb_stats *sds,
5528                                    struct sched_group *sg,
5529                                    struct sg_lb_stats *sgs)
5530 {
5531         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
5532                 return false;
5533
5534         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
5535                 return true;
5536
5537         if (sgs->group_imb)
5538                 return true;
5539
5540         /*
5541          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
5542          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
5543          * higher than ourself as busy.
5544          */
5545         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
5546             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
5547                 if (!sds->busiest)
5548                         return true;
5549
5550                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
5551                         return true;
5552         }
5553
5554         return false;
5555 }
5556
5557 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5558 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5559 {
5560         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
5561                 return regular;
5562         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
5563                 return remote;
5564         return all;
5565 }
5566
5567 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5568 {
5569         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
5570                 return regular;
5571         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
5572                 return remote;
5573         return all;
5574 }
5575 #else
5576 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5577 {
5578         return all;
5579 }
5580
5581 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5582 {
5583         return regular;
5584 }
5585 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
5586
5587 /**
5588  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
5589  * @env: The load balancing environment.
5590  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
5591  */
5592 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5593 {
5594         struct sched_domain *child = env->sd->child;
5595         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5596         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
5597         int load_idx, prefer_sibling = 0;
5598
5599         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
5600                 prefer_sibling = 1;
5601
5602         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
5603
5604         do {
5605                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
5606                 int local_group;
5607
5608                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
5609                 if (local_group) {
5610                         sds->local = sg;
5611                         sgs = &sds->local_stat;
5612
5613                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
5614                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
5615                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
5616                 }
5617
5618                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
5619
5620                 if (local_group)
5621                         goto next_group;
5622
5623                 /*
5624                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
5625                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
5626                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
5627                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
5628                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
5629                  * extra check prevents the case where you always pull from the
5630                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
5631                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
5632                  */
5633                 if (prefer_sibling && sds->local &&
5634                     sds->local_stat.group_has_capacity)
5635                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
5636
5637                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
5638                         sds->busiest = sg;
5639                         sds->busiest_stat = *sgs;
5640                 }
5641
5642 next_group:
5643                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
5644                 sds->total_load += sgs->group_load;
5645                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
5646
5647                 sg = sg->next;
5648         } while (sg != env->sd->groups);
5649
5650         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
5651                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
5652 }
5653
5654 /**
5655  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
5656  *                      sched doman.
5657  *
5658  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
5659  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
5660  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
5661  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
5662  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
5663  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
5664  *
5665  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
5666  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
5667  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
5668  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
5669  * number.
5670  *
5671  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
5672  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
5673  *
5674  * @env: The load balancing environment.
5675  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
5676  */
5677 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5678 {
5679         int busiest_cpu;
5680
5681         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5682                 return 0;
5683
5684         if (!sds->busiest)
5685                 return 0;
5686
5687         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5688         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5689                 return 0;
5690
5691         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5692                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5693                 SCHED_POWER_SCALE);
5694
5695         return 1;
5696 }
5697
5698 /**
5699  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5700  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5701  *                      load balancing.
5702  * @env: The load balancing environment.
5703  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5704  */
5705 static inline
5706 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5707 {
5708         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5709         unsigned int imbn = 2;
5710         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5711         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5712
5713         local = &sds->local_stat;
5714         busiest = &sds->busiest_stat;
5715
5716         if (!local->sum_nr_running)
5717                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5718         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5719                 imbn = 1;
5720
5721         scaled_busy_load_per_task =
5722                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5723                 busiest->group_power;
5724
5725         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5726             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5727                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5728                 return;
5729         }
5730
5731         /*
5732          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5733          * however we may be able to increase total CPU power used by
5734          * moving them.
5735          */
5736
5737         pwr_now += busiest->group_power *
5738                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5739         pwr_now += local->group_power *
5740                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5741         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5742
5743         /* Amount of load we'd subtract */
5744         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5745                 busiest->group_power;
5746         if (busiest->avg_load > tmp) {
5747                 pwr_move += busiest->group_power *
5748                             min(busiest->load_per_task,
5749                                 busiest->avg_load - tmp);
5750         }
5751
5752         /* Amount of load we'd add */
5753         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5754             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5755                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5756                       local->group_power;
5757         } else {
5758                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5759                       local->group_power;
5760         }
5761         pwr_move += local->group_power *
5762                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5763         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5764
5765         /* Move if we gain throughput */
5766         if (pwr_move > pwr_now)
5767                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5768 }
5769
5770 /**
5771  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5772  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5773  * @env: load balance environment
5774  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5775  */
5776 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5777 {
5778         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5779         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5780
5781         local = &sds->local_stat;
5782         busiest = &sds->busiest_stat;
5783
5784         if (busiest->group_imb) {
5785                 /*
5786                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5787                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5788                  */
5789                 busiest->load_per_task =
5790                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5791         }
5792
5793         /*
5794          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5795          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5796          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5797          */
5798         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5799             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5800                 env->imbalance = 0;
5801                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5802         }
5803
5804         if (!busiest->group_imb) {
5805                 /*
5806                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5807                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5808                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5809                  */
5810                 load_above_capacity =
5811                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5812
5813                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5814                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5815         }
5816
5817         /*
5818          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5819          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5820          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5821          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5822          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5823          * for the minimum possible imbalance.
5824          */
5825         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5826
5827         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5828         env->imbalance = min(
5829                 max_pull * busiest->group_power,
5830                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5831         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5832
5833         /*
5834          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5835          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5836          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5837          * moved
5838          */
5839         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5840                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5841 }
5842
5843 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5844
5845 /**
5846  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5847  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5848  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5849  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5850  * such a group exists.
5851  *
5852  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5853  * to restore balance.
5854  *
5855  * @env: The load balancing environment.
5856  *
5857  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5858  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5859  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5860  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5861  */
5862 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5863 {
5864         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5865         struct sd_lb_stats sds;
5866
5867         init_sd_lb_stats(&sds);
5868
5869         /*
5870          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5871          * this level.
5872          */
5873         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5874         local = &sds.local_stat;
5875         busiest = &sds.busiest_stat;
5876
5877         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5878             check_asym_packing(env, &sds))
5879                 return sds.busiest;
5880
5881         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5882         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5883                 goto out_balanced;
5884
5885         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5886
5887         /*
5888          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5889          * work because they assume all things are equal, which typically
5890          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5891          */
5892         if (busiest->group_imb)
5893                 goto force_balance;
5894
5895         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5896         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5897             !busiest->group_has_capacity)
5898                 goto force_balance;
5899
5900         /*
5901          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5902          * don't try and pull any tasks.
5903          */
5904         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5905                 goto out_balanced;
5906
5907         /*
5908          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5909          * average load.
5910          */
5911         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5912                 goto out_balanced;
5913
5914         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5915                 /*
5916                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5917                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5918                  * there is no imbalance between this and busiest group
5919                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5920                  */
5921                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5922                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5923                         goto out_balanced;
5924         } else {
5925                 /*
5926                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5927                  * imbalance_pct to be conservative.
5928                  */
5929                 if (100 * busiest->avg_load <=
5930                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5931                         goto out_balanced;
5932         }
5933
5934 force_balance:
5935         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5936         calculate_imbalance(env, &sds);
5937         return sds.busiest;
5938
5939 out_balanced:
5940         env->imbalance = 0;
5941         return NULL;
5942 }
5943
5944 /*
5945  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5946  */
5947 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5948                                      struct sched_group *group)
5949 {
5950         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5951         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5952         int i;
5953
5954         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5955                 unsigned long power, capacity, wl;
5956                 enum fbq_type rt;
5957
5958                 rq = cpu_rq(i);
5959                 rt = fbq_classify_rq(rq);
5960
5961                 /*
5962                  * We classify groups/runqueues into three groups:
5963                  *  - regular: there are !numa tasks
5964                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
5965                  *  - all:     there is no distinction
5966                  *
5967                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
5968                  * ignore those when there's better options.
5969                  *
5970                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
5971                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
5972                  * queue by moving tasks around inside the node.
5973                  *
5974                  * If we cannot move enough load due to this classification
5975                  * the next pass will adjust the group classification and
5976                  * allow migration of more tasks.
5977                  *
5978                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
5979                  */
5980                 if (rt > env->fbq_type)
5981                         continue;
5982
5983                 power = power_of(i);
5984                 capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE);
5985                 if (!capacity)
5986                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5987
5988                 wl = weighted_cpuload(i);
5989
5990                 /*
5991                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
5992                  * which is not scaled with the cpu power.
5993                  */
5994                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
5995                         continue;
5996
5997                 /*
5998                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
5999                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
6000                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
6001                  * running at a lower capacity.
6002                  *
6003                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
6004                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6005                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
6006                  * previous maximum.
6007                  */
6008                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
6009                         busiest_load = wl;
6010                         busiest_power = power;
6011                         busiest = rq;
6012                 }
6013         }
6014
6015         return busiest;
6016 }
6017
6018 /*
6019  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6020  * so long as it is large enough.
6021  */
6022 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6023
6024 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6025 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6026
6027 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6028 {
6029         struct sched_domain *sd = env->sd;
6030
6031         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6032
6033                 /*
6034                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6035                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6036                  * lowest numbered CPUs.
6037                  */
6038                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6039                         return 1;
6040         }
6041
6042         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6043 }
6044
6045 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6046
6047 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6048 {
6049         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6050         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6051         int cpu, balance_cpu = -1;
6052
6053         /*
6054          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6055          * to do the newly idle load balance.
6056          */
6057         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6058                 return 1;
6059
6060         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6061         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6062         /* Try to find first idle cpu */
6063         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6064                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6065                         continue;
6066
6067                 balance_cpu = cpu;
6068                 break;
6069         }
6070
6071         if (balance_cpu == -1)
6072                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6073
6074         /*
6075          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6076          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6077          */
6078         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6079 }
6080
6081 /*
6082  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6083  * tasks if there is an imbalance.
6084  */
6085 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6086                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6087                         int *continue_balancing)
6088 {
6089         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6090         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6091         struct sched_group *group;
6092         struct rq *busiest;
6093         unsigned long flags;
6094         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6095
6096         struct lb_env env = {
6097                 .sd             = sd,
6098                 .dst_cpu        = this_cpu,
6099                 .dst_rq         = this_rq,
6100                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6101                 .idle           = idle,
6102                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6103                 .cpus           = cpus,
6104                 .fbq_type       = all,
6105         };
6106
6107         /*
6108          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6109          * other cpus in our group
6110          */
6111         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6112                 env.dst_grpmask = NULL;
6113
6114         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6115
6116         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6117
6118 redo:
6119         if (!should_we_balance(&env)) {
6120                 *continue_balancing = 0;
6121                 goto out_balanced;
6122         }
6123
6124         group = find_busiest_group(&env);
6125         if (!group) {
6126                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6127                 goto out_balanced;
6128         }
6129
6130         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6131         if (!busiest) {
6132                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6133                 goto out_balanced;
6134         }
6135
6136         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6137
6138         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6139
6140         ld_moved = 0;
6141         if (busiest->nr_running > 1) {
6142                 /*
6143                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6144                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6145                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6146                  * correctly treated as an imbalance.
6147                  */
6148                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6149                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6150                 env.src_rq    = busiest;
6151                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6152
6153 more_balance:
6154                 local_irq_save(flags);
6155                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
6156
6157                 /*
6158                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6159                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6160                  */
6161                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
6162                 ld_moved += cur_ld_moved;
6163                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
6164                 local_irq_restore(flags);
6165
6166                 /*
6167                  * some other cpu did the load balance for us.
6168                  */
6169                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6170                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6171
6172                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6173                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6174                         goto more_balance;
6175                 }
6176
6177                 /*
6178                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6179                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6180                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6181                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6182                  * sched_group.
6183                  *
6184                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6185                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6186                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6187                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6188                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6189                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6190                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6191                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6192                  * This however should not happen so much in practice and
6193                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6194                  * excess load moved.
6195                  */
6196                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6197
6198                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6199                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6200
6201                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6202                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6203                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6204                         env.loop         = 0;
6205                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6206
6207                         /*
6208                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6209                          * need to continue with same src_cpu.
6210                          */
6211                         goto more_balance;
6212                 }
6213
6214                 /*
6215                  * We failed to reach balance because of affinity.
6216                  */
6217                 if (sd_parent) {
6218                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
6219
6220                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6221                                 *group_imbalance = 1;
6222                         } else if (*group_imbalance)
6223                                 *group_imbalance = 0;
6224                 }
6225
6226                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6227                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6228                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6229                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6230                                 env.loop = 0;
6231                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6232                                 goto redo;
6233                         }
6234                         goto out_balanced;
6235                 }
6236         }
6237
6238         if (!ld_moved) {
6239                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6240                 /*
6241                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6242                  * We do not want newidle balance, which can be very
6243                  * frequent, pollute the failure counter causing
6244                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6245                  */
6246                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6247                         sd->nr_balance_failed++;
6248
6249                 if (need_active_balance(&env)) {
6250                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6251
6252                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6253                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6254                          * moved to this_cpu
6255                          */
6256                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6257                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6258                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6259                                                             flags);
6260                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6261                                 goto out_one_pinned;
6262                         }
6263
6264                         /*
6265                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6266                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6267                          * only after active load balance is finished.
6268                          */
6269                         if (!busiest->active_balance) {
6270                                 busiest->active_balance = 1;
6271                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6272                                 active_balance = 1;
6273                         }
6274                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6275
6276                         if (active_balance) {
6277                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6278                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6279                                         &busiest->active_balance_work);
6280                         }
6281
6282                         /*
6283                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6284                          * counter.
6285                          */
6286                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6287                 }
6288         } else
6289                 sd->nr_balance_failed = 0;
6290
6291         if (likely(!active_balance)) {
6292                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6293                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6294         } else {
6295                 /*
6296                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6297                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6298                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6299                  * move_tasks).
6300                  */
6301                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6302                         sd->balance_interval *= 2;
6303         }
6304
6305         goto out;
6306
6307 out_balanced:
6308         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6309
6310         sd->nr_balance_failed = 0;
6311
6312 out_one_pinned:
6313         /* tune up the balancing interval */
6314         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6315                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6316                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6317                 sd->balance_interval *= 2;
6318
6319         ld_moved = 0;
6320 out:
6321         return ld_moved;
6322 }
6323
6324 /*
6325  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6326  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6327  */
6328 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
6329 {
6330         struct sched_domain *sd;
6331         int pulled_task = 0;
6332         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6333         u64 curr_cost = 0;
6334
6335         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6336
6337         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
6338                 return;
6339
6340         /*
6341          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6342          */
6343         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6344
6345         update_blocked_averages(this_cpu);
6346         rcu_read_lock();
6347         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6348                 unsigned long interval;
6349                 int continue_balancing = 1;
6350                 u64 t0, domain_cost;
6351
6352                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6353                         continue;
6354
6355                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
6356                         break;
6357
6358                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6359                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6360
6361                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
6362                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6363                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6364                                                    &continue_balancing);
6365
6366                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6367                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6368                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6369
6370                         curr_cost += domain_cost;
6371                 }
6372
6373                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6374                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
6375                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6376                 if (pulled_task) {
6377                         this_rq->idle_stamp = 0;
6378                         break;
6379                 }
6380         }
6381         rcu_read_unlock();
6382
6383         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6384
6385         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
6386                 /*
6387                  * We are going idle. next_balance may be set based on
6388                  * a busy processor. So reset next_balance.
6389                  */
6390                 this_rq->next_balance = next_balance;
6391         }
6392
6393         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6394                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6395 }
6396
6397 /*
6398  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
6399  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
6400  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
6401  * avoids physical / logical imbalances.
6402  */
6403 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
6404 {
6405         struct rq *busiest_rq = data;
6406         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
6407         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
6408         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
6409         struct sched_domain *sd;
6410
6411         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
6412
6413         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
6414         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
6415                      !busiest_rq->active_balance))
6416                 goto out_unlock;
6417
6418         /* Is there any task to move? */
6419         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
6420                 goto out_unlock;
6421
6422         /*
6423          * This condition is "impossible", if it occurs
6424          * we need to fix it. Originally reported by
6425          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
6426          */
6427         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
6428
6429         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
6430         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
6431
6432         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
6433         rcu_read_lock();
6434         for_each_domain(target_cpu, sd) {
6435                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
6436                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
6437                                 break;
6438         }
6439
6440         if (likely(sd)) {
6441                 struct lb_env env = {
6442                         .sd             = sd,
6443                         .dst_cpu        = target_cpu,
6444                         .dst_rq         = target_rq,
6445                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
6446                         .src_rq         = busiest_rq,
6447                         .idle           = CPU_IDLE,
6448                 };
6449
6450                 schedstat_inc(sd, alb_count);
6451
6452                 if (move_one_task(&env))
6453                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
6454                 else
6455                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
6456         }
6457         rcu_read_unlock();
6458         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
6459 out_unlock:
6460         busiest_rq->active_balance = 0;
6461         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
6462         return 0;
6463 }
6464
6465 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6466 /*
6467  * idle load balancing details
6468  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
6469  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
6470  *   load balancing for all the idle CPUs.
6471  */
6472 static struct {
6473         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6474         atomic_t nr_cpus;
6475         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6476 } nohz ____cacheline_aligned;
6477
6478 static inline int find_new_ilb(int call_cpu)
6479 {
6480         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
6481
6482         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
6483                 return ilb;
6484
6485         return nr_cpu_ids;
6486 }
6487
6488 /*
6489  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
6490  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
6491  * CPU (if there is one).
6492  */
6493 static void nohz_balancer_kick(int cpu)
6494 {
6495         int ilb_cpu;
6496
6497         nohz.next_balance++;
6498
6499         ilb_cpu = find_new_ilb(cpu);
6500
6501         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
6502                 return;
6503
6504         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
6505                 return;
6506         /*
6507          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
6508          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
6509          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
6510          * will be run before returning from the IPI.
6511          */
6512         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
6513         return;
6514 }
6515
6516 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
6517 {
6518         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
6519                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6520                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
6521                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6522         }
6523 }
6524
6525 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
6526 {
6527         struct sched_domain *sd;
6528
6529         rcu_read_lock();
6530         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
6531
6532         if (!sd || !sd->nohz_idle)
6533                 goto unlock;
6534         sd->nohz_idle = 0;
6535
6536         for (; sd; sd = sd->parent)
6537                 atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6538 unlock:
6539         rcu_read_unlock();
6540 }
6541
6542 void set_cpu_sd_state_idle(void)
6543 {
6544         struct sched_domain *sd;
6545
6546         rcu_read_lock();
6547         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
6548
6549         if (!sd || sd->nohz_idle)
6550                 goto unlock;
6551         sd->nohz_idle = 1;
6552
6553         for (; sd; sd = sd->parent)
6554                 atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6555 unlock:
6556         rcu_read_unlock();
6557 }
6558
6559 /*
6560  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
6561  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
6562  */
6563 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
6564 {
6565         /*
6566          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
6567          */
6568         if (!cpu_active(cpu))
6569                 return;
6570
6571         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
6572                 return;
6573
6574         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6575         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
6576         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6577 }
6578
6579 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
6580                                         unsigned long action, void *hcpu)
6581 {
6582         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
6583         case CPU_DYING:
6584                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
6585                 return NOTIFY_OK;
6586         default:
6587                 return NOTIFY_DONE;
6588         }
6589 }
6590 #endif
6591
6592 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
6593
6594 /*
6595  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
6596  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
6597  */
6598 void update_max_interval(void)
6599 {
6600         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
6601 }
6602
6603 /*
6604  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
6605  * and initiates a balancing operation if so.
6606  *
6607  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
6608  */
6609 static void rebalance_domains(int cpu, enum cpu_idle_type idle)
6610 {
6611         int continue_balancing = 1;
6612         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6613         unsigned long interval;
6614         struct sched_domain *sd;
6615         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
6616         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
6617         int update_next_balance = 0;
6618         int need_serialize, need_decay = 0;
6619         u64 max_cost = 0;
6620
6621         update_blocked_averages(cpu);
6622
6623         rcu_read_lock();
6624         for_each_domain(cpu, sd) {
6625                 /*
6626                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
6627                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
6628                  */
6629                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
6630                         sd->max_newidle_lb_cost =
6631                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
6632                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
6633                         need_decay = 1;
6634                 }
6635                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
6636
6637                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6638                         continue;
6639
6640                 /*
6641                  * Stop the load balance at this level. There is another
6642                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
6643                  * actively.
6644                  */
6645                 if (!continue_balancing) {
6646                         if (need_decay)
6647                                 continue;
6648                         break;
6649                 }
6650
6651                 interval = sd->balance_interval;
6652                 if (idle != CPU_IDLE)
6653                         interval *= sd->busy_factor;
6654
6655                 /* scale ms to jiffies */
6656                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
6657                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6658
6659                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
6660
6661                 if (need_serialize) {
6662                         if (!spin_trylock(&balancing))
6663                                 goto out;
6664                 }
6665
6666                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
6667                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
6668                                 /*
6669                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
6670                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
6671                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
6672                                  */
6673                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6674                         }
6675                         sd->last_balance = jiffies;
6676                 }
6677                 if (need_serialize)
6678                         spin_unlock(&balancing);
6679 out:
6680                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
6681                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6682                         update_next_balance = 1;
6683                 }
6684         }
6685         if (need_decay) {
6686                 /*
6687                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
6688                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
6689                  */
6690                 rq->max_idle_balance_cost =
6691                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
6692         }
6693         rcu_read_unlock();
6694
6695         /*
6696          * next_balance will be updated only when there is a need.
6697          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
6698          * updated.
6699          */
6700         if (likely(update_next_balance))
6701                 rq->next_balance = next_balance;
6702 }
6703
6704 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6705 /*
6706  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6707  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6708  */
6709 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle)
6710 {
6711         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6712         struct rq *rq;
6713         int balance_cpu;
6714
6715         if (idle != CPU_IDLE ||
6716             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6717                 goto end;
6718
6719         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6720                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6721                         continue;
6722
6723                 /*
6724                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6725                  * work being done for other cpus. Next load
6726                  * balancing owner will pick it up.
6727                  */
6728                 if (need_resched())
6729                         break;
6730
6731                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6732
6733                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6734                 update_rq_clock(rq);
6735                 update_idle_cpu_load(rq);
6736                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6737
6738                 rebalance_domains(balance_cpu, CPU_IDLE);
6739
6740                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6741                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6742         }
6743         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6744 end:
6745         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6746 }
6747
6748 /*
6749  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6750  * of an idle cpu is the system.
6751  *   - This rq has more than one task.
6752  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6753  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6754  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6755  *     domain span are idle.
6756  */
6757 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq, int cpu)
6758 {
6759         unsigned long now = jiffies;
6760         struct sched_domain *sd;
6761
6762         if (unlikely(idle_cpu(cpu)))
6763                 return 0;
6764
6765        /*
6766         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6767         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6768         */
6769         set_cpu_sd_state_busy();
6770         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6771
6772         /*
6773          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6774          * balancing.
6775          */
6776         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6777                 return 0;
6778
6779         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6780                 return 0;
6781
6782         if (rq->nr_running >= 2)
6783                 goto need_kick;
6784
6785         rcu_read_lock();
6786         for_each_domain(cpu, sd) {
6787                 struct sched_group *sg = sd->groups;
6788                 struct sched_group_power *sgp = sg->sgp;
6789                 int nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6790
6791                 if (sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES && nr_busy > 1)
6792                         goto need_kick_unlock;
6793
6794                 if (sd->flags & SD_ASYM_PACKING && nr_busy != sg->group_weight
6795                     && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6796                                           sched_domain_span(sd)) < cpu))
6797                         goto need_kick_unlock;
6798
6799                 if (!(sd->flags & (SD_SHARE_PKG_RESOURCES | SD_ASYM_PACKING)))
6800                         break;
6801         }
6802         rcu_read_unlock();
6803         return 0;
6804
6805 need_kick_unlock:
6806         rcu_read_unlock();
6807 need_kick:
6808         return 1;
6809 }
6810 #else
6811 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle) { }
6812 #endif
6813
6814 /*
6815  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6816  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6817  */
6818 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6819 {
6820         int this_cpu = smp_processor_id();
6821         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6822         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6823                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6824
6825         rebalance_domains(this_cpu, idle);
6826
6827         /*
6828          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6829          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6830          * stopped.
6831          */
6832         nohz_idle_balance(this_cpu, idle);
6833 }
6834
6835 static inline int on_null_domain(int cpu)
6836 {
6837         return !rcu_dereference_sched(cpu_rq(cpu)->sd);
6838 }
6839
6840 /*
6841  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6842  */
6843 void trigger_load_balance(struct rq *rq, int cpu)
6844 {
6845         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6846         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance) &&
6847             likely(!on_null_domain(cpu)))
6848                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6849 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6850         if (nohz_kick_needed(rq, cpu) && likely(!on_null_domain(cpu)))
6851                 nohz_balancer_kick(cpu);
6852 #endif
6853 }
6854
6855 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6856 {
6857         update_sysctl();
6858 }
6859
6860 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6861 {
6862         update_sysctl();
6863
6864         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6865         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6866 }
6867
6868 #endif /* CONFIG_SMP */
6869
6870 /*
6871  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6872  */
6873 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6874 {
6875         struct cfs_rq *cfs_rq;
6876         struct sched_entity *se = &curr->se;
6877
6878         for_each_sched_entity(se) {
6879                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6880                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6881         }
6882
6883         if (numabalancing_enabled)
6884                 task_tick_numa(rq, curr);
6885
6886         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6887 }
6888
6889 /*
6890  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6891  *  - child not yet on the tasklist
6892  *  - preemption disabled
6893  */
6894 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6895 {
6896         struct cfs_rq *cfs_rq;
6897         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6898         int this_cpu = smp_processor_id();
6899         struct rq *rq = this_rq();
6900         unsigned long flags;
6901
6902         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6903
6904         update_rq_clock(rq);
6905
6906         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6907         curr = cfs_rq->curr;
6908
6909         /*
6910          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6911          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6912          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6913          * of child point to valid ones.
6914          */
6915         rcu_read_lock();
6916         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6917         rcu_read_unlock();
6918
6919         update_curr(cfs_rq);
6920
6921         if (curr)
6922                 se->vruntime = curr->vruntime;
6923         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6924
6925         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6926                 /*
6927                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6928                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6929                  */
6930                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6931                 resched_task(rq->curr);
6932         }
6933
6934         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6935
6936         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6937 }
6938
6939 /*
6940  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6941  * the current task.
6942  */
6943 static void
6944 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6945 {
6946         if (!p->se.on_rq)
6947                 return;
6948
6949         /*
6950          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6951          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6952          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6953          */
6954         if (rq->curr == p) {
6955                 if (p->prio > oldprio)
6956                         resched_task(rq->curr);
6957         } else
6958                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6959 }
6960
6961 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6962 {
6963         struct sched_entity *se = &p->se;
6964         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6965
6966         /*
6967          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
6968          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
6969          * do the right thing.
6970          *
6971          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
6972          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
6973          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
6974          */
6975         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
6976                 /*
6977                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
6978                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
6979                  */
6980                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
6981                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6982         }
6983
6984 #ifdef CONFIG_SMP
6985         /*
6986         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
6987         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
6988         * switch back.
6989         */
6990         if (se->avg.decay_count) {
6991                 __synchronize_entity_decay(se);
6992                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
6993         }
6994 #endif
6995 }
6996
6997 /*
6998  * We switched to the sched_fair class.
6999  */
7000 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7001 {
7002         if (!p->se.on_rq)
7003                 return;
7004
7005         /*
7006          * We were most likely switched from sched_rt, so
7007          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7008          * if we can still preempt the current task.
7009          */
7010         if (rq->curr == p)
7011                 resched_task(rq->curr);
7012         else
7013                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7014 }
7015
7016 /* Account for a task changing its policy or group.
7017  *
7018  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7019  * migrates between groups/classes.
7020  */
7021 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7022 {
7023         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7024
7025         for_each_sched_entity(se) {
7026                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7027
7028                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7029                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7030                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7031         }
7032 }
7033
7034 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7035 {
7036         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7037         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7038 #ifndef CONFIG_64BIT
7039         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7040 #endif
7041 #ifdef CONFIG_SMP
7042         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7043         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7044 #endif
7045 }
7046
7047 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7048 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
7049 {
7050         struct cfs_rq *cfs_rq;
7051         /*
7052          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7053          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7054          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7055          * bonus in place_entity()).
7056          *
7057          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7058          * ->vruntime to a relative base.
7059          *
7060          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7061          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7062          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7063          */
7064         /*
7065          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7066          * But there are some cases where it has already been normalized:
7067          *
7068          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7069          *   wake_up_new_task().
7070          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7071          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7072          *
7073          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7074          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7075          */
7076         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7077                 on_rq = 1;
7078
7079         if (!on_rq)
7080                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
7081         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7082         if (!on_rq) {
7083                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
7084                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7085 #ifdef CONFIG_SMP
7086                 /*
7087                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7088                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7089                  * decay.
7090                  */
7091                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7092                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
7093 #endif
7094         }
7095 }
7096
7097 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7098 {
7099         int i;
7100
7101         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7102
7103         for_each_possible_cpu(i) {
7104                 if (tg->cfs_rq)
7105                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7106                 if (tg->se)
7107                         kfree(tg->se[i]);
7108         }
7109
7110         kfree(tg->cfs_rq);
7111         kfree(tg->se);
7112 }
7113
7114 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7115 {
7116         struct cfs_rq *cfs_rq;
7117         struct sched_entity *se;
7118         int i;
7119
7120         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7121         if (!tg->cfs_rq)
7122                 goto err;
7123         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7124         if (!tg->se)
7125                 goto err;
7126
7127         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7128
7129         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7130
7131         for_each_possible_cpu(i) {
7132                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7133                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7134                 if (!cfs_rq)
7135                         goto err;
7136
7137                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7138                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7139                 if (!se)
7140                         goto err_free_rq;
7141
7142                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7143                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7144         }
7145
7146         return 1;
7147
7148 err_free_rq:
7149         kfree(cfs_rq);
7150 err:
7151         return 0;
7152 }
7153
7154 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7155 {
7156         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7157         unsigned long flags;
7158
7159         /*
7160         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7161         * check on_list without danger of it being re-added.
7162         */
7163         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7164                 return;
7165
7166         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7167         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7168         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7169 }
7170
7171 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7172                         struct sched_entity *se, int cpu,
7173                         struct sched_entity *parent)
7174 {
7175         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7176
7177         cfs_rq->tg = tg;
7178         cfs_rq->rq = rq;
7179         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7180
7181         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7182         tg->se[cpu] = se;
7183
7184         /* se could be NULL for root_task_group */
7185         if (!se)
7186                 return;
7187
7188         if (!parent)
7189                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7190         else
7191                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7192
7193         se->my_q = cfs_rq;
7194         update_load_set(&se->load, 0);
7195         se->parent = parent;
7196 }
7197
7198 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7199
7200 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7201 {
7202         int i;
7203         unsigned long flags;
7204
7205         /*
7206          * We can't change the weight of the root cgroup.
7207          */
7208         if (!tg->se[0])
7209                 return -EINVAL;
7210
7211         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7212
7213         mutex_lock(&shares_mutex);
7214         if (tg->shares == shares)
7215                 goto done;
7216
7217         tg->shares = shares;
7218         for_each_possible_cpu(i) {
7219                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7220                 struct sched_entity *se;
7221
7222                 se = tg->se[i];
7223                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7224                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7225
7226                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7227                 update_rq_clock(rq);
7228                 for_each_sched_entity(se)
7229                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7230                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7231         }
7232
7233 done:
7234         mutex_unlock(&shares_mutex);
7235         return 0;
7236 }
7237 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7238
7239 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7240
7241 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7242 {
7243         return 1;
7244 }
7245
7246 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7247
7248 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7249
7250
7251 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7252 {
7253         struct sched_entity *se = &task->se;
7254         unsigned int rr_interval = 0;
7255
7256         /*
7257          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7258          * idle runqueue:
7259          */
7260         if (rq->cfs.load.weight)
7261                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7262
7263         return rr_interval;
7264 }
7265
7266 /*
7267  * All the scheduling class methods:
7268  */
7269 const struct sched_class fair_sched_class = {
7270         .next                   = &idle_sched_class,
7271         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7272         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7273         .yield_task             = yield_task_fair,
7274         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7275
7276         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7277
7278         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7279         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7280
7281 #ifdef CONFIG_SMP
7282         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7283         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7284
7285         .rq_online              = rq_online_fair,
7286         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7287
7288         .task_waking            = task_waking_fair,
7289 #endif
7290
7291         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7292         .task_tick              = task_tick_fair,
7293         .task_fork              = task_fork_fair,
7294
7295         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7296         .switched_from          = switched_from_fair,
7297         .switched_to            = switched_to_fair,
7298
7299         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7300
7301 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7302         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7303 #endif
7304 };
7305
7306 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7307 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7308 {
7309         struct cfs_rq *cfs_rq;
7310
7311         rcu_read_lock();
7312         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7313                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7314         rcu_read_unlock();
7315 }
7316 #endif
7317
7318 __init void init_sched_fair_class(void)
7319 {
7320 #ifdef CONFIG_SMP
7321         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7322
7323 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7324         nohz.next_balance = jiffies;
7325         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7326         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7327 #endif
7328 #endif /* SMP */
7329
7330 }
This page took 0.500383 seconds and 4 git commands to generate.