]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - kernel/sched/fair.c
sched/numa: Reschedule task on preferred NUMA node once selected
[~andy/linux] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #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 inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
685
686 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
687 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
688 {
689         u32 slice;
690
691         p->se.avg.decay_count = 0;
692         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
693         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
694         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
695         __update_task_entity_contrib(&p->se);
696 }
697 #else
698 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
699 {
700 }
701 #endif
702
703 /*
704  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
705  * are not in our scheduling class.
706  */
707 static inline void
708 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr,
709               unsigned long delta_exec)
710 {
711         unsigned long delta_exec_weighted;
712
713         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
714                       max((u64)delta_exec, curr->statistics.exec_max));
715
716         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
717         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
718         delta_exec_weighted = calc_delta_fair(delta_exec, curr);
719
720         curr->vruntime += delta_exec_weighted;
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722 }
723
724 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
725 {
726         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
727         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
728         unsigned long delta_exec;
729
730         if (unlikely(!curr))
731                 return;
732
733         /*
734          * Get the amount of time the current task was running
735          * since the last time we changed load (this cannot
736          * overflow on 32 bits):
737          */
738         delta_exec = (unsigned long)(now - curr->exec_start);
739         if (!delta_exec)
740                 return;
741
742         __update_curr(cfs_rq, curr, delta_exec);
743         curr->exec_start = now;
744
745         if (entity_is_task(curr)) {
746                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
747
748                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
749                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
750                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
751         }
752
753         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
754 }
755
756 static inline void
757 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
758 {
759         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
760 }
761
762 /*
763  * Task is being enqueued - update stats:
764  */
765 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
766 {
767         /*
768          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
769          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
770          */
771         if (se != cfs_rq->curr)
772                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
773 }
774
775 static void
776 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
779                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
780         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
781         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
782                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
783 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
784         if (entity_is_task(se)) {
785                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
786                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
787         }
788 #endif
789         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
790 }
791
792 static inline void
793 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
797          * waiting task:
798          */
799         if (se != cfs_rq->curr)
800                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
801 }
802
803 /*
804  * We are picking a new current task - update its stats:
805  */
806 static inline void
807 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
808 {
809         /*
810          * We are starting a new run period:
811          */
812         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
813 }
814
815 /**************************************************
816  * Scheduling class queueing methods:
817  */
818
819 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
820 /*
821  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
822  * calculated based on the tasks virtual memory size and
823  * numa_balancing_scan_size.
824  */
825 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
826 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
827 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_reset = 60000;
828
829 /* Portion of address space to scan in MB */
830 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
831
832 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
833 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
834
835 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
836 {
837         unsigned long rss = 0;
838         unsigned long nr_scan_pages;
839
840         /*
841          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
842          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
843          * on resident pages
844          */
845         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
846         rss = get_mm_rss(p->mm);
847         if (!rss)
848                 rss = nr_scan_pages;
849
850         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
851         return rss / nr_scan_pages;
852 }
853
854 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
855 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
856
857 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
858 {
859         unsigned int scan, floor;
860         unsigned int windows = 1;
861
862         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
863                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
864         floor = 1000 / windows;
865
866         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
867         return max_t(unsigned int, floor, scan);
868 }
869
870 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
871 {
872         unsigned int smin = task_scan_min(p);
873         unsigned int smax;
874
875         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
876         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
877         return max(smin, smax);
878 }
879
880 /*
881  * Once a preferred node is selected the scheduler balancer will prefer moving
882  * a task to that node for sysctl_numa_balancing_settle_count number of PTE
883  * scans. This will give the process the chance to accumulate more faults on
884  * the preferred node but still allow the scheduler to move the task again if
885  * the nodes CPUs are overloaded.
886  */
887 unsigned int sysctl_numa_balancing_settle_count __read_mostly = 3;
888
889 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
890
891
892 static int
893 find_idlest_cpu_node(int this_cpu, int nid)
894 {
895         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
896         int i, idlest_cpu = this_cpu;
897
898         BUG_ON(cpu_to_node(this_cpu) == nid);
899
900         rcu_read_lock();
901         for_each_cpu(i, cpumask_of_node(nid)) {
902                 load = weighted_cpuload(i);
903
904                 if (load < min_load) {
905                         min_load = load;
906                         idlest_cpu = i;
907                 }
908         }
909         rcu_read_unlock();
910
911         return idlest_cpu;
912 }
913
914 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
915 {
916         int seq, nid, max_nid = -1;
917         unsigned long max_faults = 0;
918
919         if (!p->mm)     /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
920                 return;
921         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
922         if (p->numa_scan_seq == seq)
923                 return;
924         p->numa_scan_seq = seq;
925         p->numa_migrate_seq++;
926         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
927
928         /* Find the node with the highest number of faults */
929         for_each_online_node(nid) {
930                 unsigned long faults;
931
932                 /* Decay existing window and copy faults since last scan */
933                 p->numa_faults[nid] >>= 1;
934                 p->numa_faults[nid] += p->numa_faults_buffer[nid];
935                 p->numa_faults_buffer[nid] = 0;
936
937                 faults = p->numa_faults[nid];
938                 if (faults > max_faults) {
939                         max_faults = faults;
940                         max_nid = nid;
941                 }
942         }
943
944         /*
945          * Record the preferred node as the node with the most faults,
946          * requeue the task to be running on the idlest CPU on the
947          * preferred node and reset the scanning rate to recheck
948          * the working set placement.
949          */
950         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
951                 int preferred_cpu;
952
953                 /*
954                  * If the task is not on the preferred node then find the most
955                  * idle CPU to migrate to.
956                  */
957                 preferred_cpu = task_cpu(p);
958                 if (cpu_to_node(preferred_cpu) != max_nid) {
959                         preferred_cpu = find_idlest_cpu_node(preferred_cpu,
960                                                              max_nid);
961                 }
962
963                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
964                 p->numa_preferred_nid = max_nid;
965                 p->numa_migrate_seq = 0;
966                 migrate_task_to(p, preferred_cpu);
967         }
968 }
969
970 /*
971  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
972  */
973 void task_numa_fault(int node, int pages, bool migrated)
974 {
975         struct task_struct *p = current;
976
977         if (!numabalancing_enabled)
978                 return;
979
980         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
981         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
982                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * nr_node_ids;
983
984                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
985                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
986                 if (!p->numa_faults)
987                         return;
988
989                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
990                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + nr_node_ids;
991         }
992
993         /*
994          * If pages are properly placed (did not migrate) then scan slower.
995          * This is reset periodically in case of phase changes
996          */
997         if (!migrated) {
998                 /* Initialise if necessary */
999                 if (!p->numa_scan_period_max)
1000                         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1001
1002                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1003                         p->numa_scan_period + 10);
1004         }
1005
1006         task_numa_placement(p);
1007
1008         p->numa_faults_buffer[node] += pages;
1009 }
1010
1011 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1012 {
1013         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1014         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1015 }
1016
1017 /*
1018  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1019  * Triggered from task_tick_numa().
1020  */
1021 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1022 {
1023         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1024         struct task_struct *p = current;
1025         struct mm_struct *mm = p->mm;
1026         struct vm_area_struct *vma;
1027         unsigned long start, end;
1028         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1029         long pages;
1030
1031         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1032
1033         work->next = work; /* protect against double add */
1034         /*
1035          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1036          *
1037          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1038          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1039          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1040          * work.
1041          */
1042         if (p->flags & PF_EXITING)
1043                 return;
1044
1045         if (!mm->numa_next_reset || !mm->numa_next_scan) {
1046                 mm->numa_next_scan = now +
1047                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1048                 mm->numa_next_reset = now +
1049                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1050         }
1051
1052         /*
1053          * Reset the scan period if enough time has gone by. Objective is that
1054          * scanning will be reduced if pages are properly placed. As tasks
1055          * can enter different phases this needs to be re-examined. Lacking
1056          * proper tracking of reference behaviour, this blunt hammer is used.
1057          */
1058         migrate = mm->numa_next_reset;
1059         if (time_after(now, migrate)) {
1060                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1061                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1062                 xchg(&mm->numa_next_reset, next_scan);
1063         }
1064
1065         /*
1066          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1067          */
1068         migrate = mm->numa_next_scan;
1069         if (time_before(now, migrate))
1070                 return;
1071
1072         if (p->numa_scan_period == 0) {
1073                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1074                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1075         }
1076
1077         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1078         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1079                 return;
1080
1081         /*
1082          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1083          * the next time around.
1084          */
1085         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1086
1087         start = mm->numa_scan_offset;
1088         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1089         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1090         if (!pages)
1091                 return;
1092
1093         down_read(&mm->mmap_sem);
1094         vma = find_vma(mm, start);
1095         if (!vma) {
1096                 reset_ptenuma_scan(p);
1097                 start = 0;
1098                 vma = mm->mmap;
1099         }
1100         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1101                 if (!vma_migratable(vma))
1102                         continue;
1103
1104                 /* Skip small VMAs. They are not likely to be of relevance */
1105                 if (vma->vm_end - vma->vm_start < HPAGE_SIZE)
1106                         continue;
1107
1108                 do {
1109                         start = max(start, vma->vm_start);
1110                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1111                         end = min(end, vma->vm_end);
1112                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1113
1114                         /*
1115                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1116                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1117                          * address space is quickly skipped.
1118                          */
1119                         if (nr_pte_updates)
1120                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1121
1122                         start = end;
1123                         if (pages <= 0)
1124                                 goto out;
1125                 } while (end != vma->vm_end);
1126         }
1127
1128 out:
1129         /*
1130          * If the whole process was scanned without updates then no NUMA
1131          * hinting faults are being recorded and scan rate should be lower.
1132          */
1133         if (mm->numa_scan_offset == 0 && !nr_pte_updates) {
1134                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1135                         p->numa_scan_period << 1);
1136
1137                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1138                 mm->numa_next_scan = next_scan;
1139         }
1140
1141         /*
1142          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1143          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1144          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1145          * scanner to the start so check it now.
1146          */
1147         if (vma)
1148                 mm->numa_scan_offset = start;
1149         else
1150                 reset_ptenuma_scan(p);
1151         up_read(&mm->mmap_sem);
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Drive the periodic memory faults..
1156  */
1157 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1158 {
1159         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1160         u64 period, now;
1161
1162         /*
1163          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1164          */
1165         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1166                 return;
1167
1168         /*
1169          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1170          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1171          * task needs to have done some actual work before we bother with
1172          * NUMA placement.
1173          */
1174         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1175         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1176
1177         if (now - curr->node_stamp > period) {
1178                 if (!curr->node_stamp)
1179                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1180                 curr->node_stamp += period;
1181
1182                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1183                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1184                         task_work_add(curr, work, true);
1185                 }
1186         }
1187 }
1188 #else
1189 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1190 {
1191 }
1192 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1193
1194 static void
1195 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1196 {
1197         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1198         if (!parent_entity(se))
1199                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1200 #ifdef CONFIG_SMP
1201         if (entity_is_task(se))
1202                 list_add(&se->group_node, &rq_of(cfs_rq)->cfs_tasks);
1203 #endif
1204         cfs_rq->nr_running++;
1205 }
1206
1207 static void
1208 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1209 {
1210         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1211         if (!parent_entity(se))
1212                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1213         if (entity_is_task(se))
1214                 list_del_init(&se->group_node);
1215         cfs_rq->nr_running--;
1216 }
1217
1218 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1219 # ifdef CONFIG_SMP
1220 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1221 {
1222         long tg_weight;
1223
1224         /*
1225          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1226          * to gain a more accurate current total weight. See
1227          * update_cfs_rq_load_contribution().
1228          */
1229         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1230         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1231         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1232
1233         return tg_weight;
1234 }
1235
1236 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1237 {
1238         long tg_weight, load, shares;
1239
1240         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1241         load = cfs_rq->load.weight;
1242
1243         shares = (tg->shares * load);
1244         if (tg_weight)
1245                 shares /= tg_weight;
1246
1247         if (shares < MIN_SHARES)
1248                 shares = MIN_SHARES;
1249         if (shares > tg->shares)
1250                 shares = tg->shares;
1251
1252         return shares;
1253 }
1254 # else /* CONFIG_SMP */
1255 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1256 {
1257         return tg->shares;
1258 }
1259 # endif /* CONFIG_SMP */
1260 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1261                             unsigned long weight)
1262 {
1263         if (se->on_rq) {
1264                 /* commit outstanding execution time */
1265                 if (cfs_rq->curr == se)
1266                         update_curr(cfs_rq);
1267                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1268         }
1269
1270         update_load_set(&se->load, weight);
1271
1272         if (se->on_rq)
1273                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1274 }
1275
1276 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1277
1278 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1279 {
1280         struct task_group *tg;
1281         struct sched_entity *se;
1282         long shares;
1283
1284         tg = cfs_rq->tg;
1285         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1286         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1287                 return;
1288 #ifndef CONFIG_SMP
1289         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1290                 return;
1291 #endif
1292         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1293
1294         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1295 }
1296 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1297 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1298 {
1299 }
1300 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1301
1302 #ifdef CONFIG_SMP
1303 /*
1304  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1305  * Note: The tables below are dependent on this value.
1306  */
1307 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1308 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1309 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1310
1311 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1312 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1313         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1314         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1315         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1316         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1317         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1318         0x85aac367, 0x82cd8698,
1319 };
1320
1321 /*
1322  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1323  * over-estimates when re-combining.
1324  */
1325 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1326             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1327          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1328         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1329 };
1330
1331 /*
1332  * Approximate:
1333  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1334  */
1335 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1336 {
1337         unsigned int local_n;
1338
1339         if (!n)
1340                 return val;
1341         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1342                 return 0;
1343
1344         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1345         local_n = n;
1346
1347         /*
1348          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1349          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1350          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1351          *
1352          * To achieve constant time decay_load.
1353          */
1354         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1355                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1356                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1357         }
1358
1359         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1360         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1361         return val >> 32;
1362 }
1363
1364 /*
1365  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
1366  * average will be: \Sum 1024*y^n
1367  *
1368  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
1369  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
1370  */
1371 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
1372 {
1373         u32 contrib = 0;
1374
1375         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
1376                 return runnable_avg_yN_sum[n];
1377         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
1378                 return LOAD_AVG_MAX;
1379
1380         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
1381         do {
1382                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
1383                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
1384
1385                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
1386         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
1387
1388         contrib = decay_load(contrib, n);
1389         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
1390 }
1391
1392 /*
1393  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
1394  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
1395  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
1396  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
1397  *
1398  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
1399  *      p0            p1           p2
1400  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
1401  *
1402  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
1403  *
1404  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
1405  * following representation of historical load:
1406  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
1407  *
1408  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
1409  *   y^32 = 0.5
1410  *
1411  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
1412  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
1413  * (u_0).
1414  *
1415  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
1416  * sum again by y is sufficient to update:
1417  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
1418  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
1419  */
1420 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
1421                                                         struct sched_avg *sa,
1422                                                         int runnable)
1423 {
1424         u64 delta, periods;
1425         u32 runnable_contrib;
1426         int delta_w, decayed = 0;
1427
1428         delta = now - sa->last_runnable_update;
1429         /*
1430          * This should only happen when time goes backwards, which it
1431          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
1432          */
1433         if ((s64)delta < 0) {
1434                 sa->last_runnable_update = now;
1435                 return 0;
1436         }
1437
1438         /*
1439          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
1440          * approximation of 1us and fast to compute.
1441          */
1442         delta >>= 10;
1443         if (!delta)
1444                 return 0;
1445         sa->last_runnable_update = now;
1446
1447         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
1448         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
1449         if (delta + delta_w >= 1024) {
1450                 /* period roll-over */
1451                 decayed = 1;
1452
1453                 /*
1454                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
1455                  * out how much from delta we need to complete the current
1456                  * period and accrue it.
1457                  */
1458                 delta_w = 1024 - delta_w;
1459                 if (runnable)
1460                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
1461                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
1462
1463                 delta -= delta_w;
1464
1465                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
1466                 periods = delta / 1024;
1467                 delta %= 1024;
1468
1469                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
1470                                                   periods + 1);
1471                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
1472                                                      periods + 1);
1473
1474                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
1475                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
1476                 if (runnable)
1477                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
1478                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
1479         }
1480
1481         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
1482         if (runnable)
1483                 sa->runnable_avg_sum += delta;
1484         sa->runnable_avg_period += delta;
1485
1486         return decayed;
1487 }
1488
1489 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
1490 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
1491 {
1492         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1493         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1494
1495         decays -= se->avg.decay_count;
1496         if (!decays)
1497                 return 0;
1498
1499         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
1500         se->avg.decay_count = 0;
1501
1502         return decays;
1503 }
1504
1505 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1506 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1507                                                  int force_update)
1508 {
1509         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1510         long tg_contrib;
1511
1512         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
1513         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1514
1515         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
1516                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
1517                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
1518         }
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
1523  * representation for computing load contributions.
1524  */
1525 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1526                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
1527 {
1528         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1529         long contrib;
1530
1531         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
1532         contrib = div_u64(sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
1533                           sa->runnable_avg_period + 1);
1534         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
1535
1536         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
1537                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
1538                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
1539         }
1540 }
1541
1542 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1543 {
1544         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
1545         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1546         int runnable_avg;
1547
1548         u64 contrib;
1549
1550         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
1551         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
1552                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
1553
1554         /*
1555          * For group entities we need to compute a correction term in the case
1556          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
1557          * load as a task of equal weight.
1558          *
1559          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
1560          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
1561          * lower-bound on the true value.
1562          *
1563          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
1564          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
1565          * understating by the aggregate of their overlap.
1566          *
1567          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
1568          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
1569          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
1570          *
1571          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
1572          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
1573          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
1574          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
1575          * our upper bound of 1-cpu.
1576          */
1577         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
1578         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
1579                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
1580                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
1581         }
1582 }
1583 #else
1584 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1585                                                  int force_update) {}
1586 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1587                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
1588 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
1589 #endif
1590
1591 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1592 {
1593         u32 contrib;
1594
1595         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
1596         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
1597         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
1598         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
1599 }
1600
1601 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
1602 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
1603 {
1604         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
1605
1606         if (entity_is_task(se)) {
1607                 __update_task_entity_contrib(se);
1608         } else {
1609                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
1610                 __update_group_entity_contrib(se);
1611         }
1612
1613         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
1614 }
1615
1616 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1617                                                  long load_contrib)
1618 {
1619         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
1620                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
1621         else
1622                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
1623 }
1624
1625 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
1626
1627 /* Update a sched_entity's runnable average */
1628 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1629                                           int update_cfs_rq)
1630 {
1631         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1632         long contrib_delta;
1633         u64 now;
1634
1635         /*
1636          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
1637          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
1638          */
1639         if (entity_is_task(se))
1640                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
1641         else
1642                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
1643
1644         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
1645                 return;
1646
1647         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
1648
1649         if (!update_cfs_rq)
1650                 return;
1651
1652         if (se->on_rq)
1653                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
1654         else
1655                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
1656 }
1657
1658 /*
1659  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
1660  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
1661  */
1662 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
1663 {
1664         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
1665         u64 decays;
1666
1667         decays = now - cfs_rq->last_decay;
1668         if (!decays && !force_update)
1669                 return;
1670
1671         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
1672                 unsigned long removed_load;
1673                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
1674                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
1675         }
1676
1677         if (decays) {
1678                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
1679                                                       decays);
1680                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
1681                 cfs_rq->last_decay = now;
1682         }
1683
1684         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
1685 }
1686
1687 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
1688 {
1689         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
1690         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
1691 }
1692
1693 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
1694 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1695                                                   struct sched_entity *se,
1696                                                   int wakeup)
1697 {
1698         /*
1699          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
1700          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
1701          * accumulated while sleeping.
1702          *
1703          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
1704          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
1705          * constructed load_avg_contrib.
1706          */
1707         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
1708                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1709                 if (se->avg.decay_count) {
1710                         /*
1711                          * In a wake-up migration we have to approximate the
1712                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
1713                          * clock_task between the two cpus, and it is not
1714                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
1715                          * approximate this using our carried decays, which are
1716                          * explicitly atomically readable.
1717                          */
1718                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
1719                                                         << 20;
1720                         update_entity_load_avg(se, 0);
1721                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
1722                         se->avg.decay_count = 0;
1723                 }
1724                 wakeup = 0;
1725         } else {
1726                 /*
1727                  * Task re-woke on same cpu (or else migrate_task_rq_fair()
1728                  * would have made count negative); we must be careful to avoid
1729                  * double-accounting blocked time after synchronizing decays.
1730                  */
1731                 se->avg.last_runnable_update += __synchronize_entity_decay(se)
1732                                                         << 20;
1733         }
1734
1735         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
1736         if (wakeup) {
1737                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
1738                 update_entity_load_avg(se, 0);
1739         }
1740
1741         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1742         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1743         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
1748  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
1749  * blocked_load_avg.
1750  */
1751 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1752                                                   struct sched_entity *se,
1753                                                   int sleep)
1754 {
1755         update_entity_load_avg(se, 1);
1756         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1757         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
1758
1759         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
1760         if (sleep) {
1761                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1762                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1763         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
1768  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
1769  * be the only way to update the runnable statistic.
1770  */
1771 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
1772 {
1773         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
1774 }
1775
1776 /*
1777  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
1778  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
1779  * be the only way to update the runnable statistic.
1780  */
1781 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
1782 {
1783         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
1784 }
1785
1786 #else
1787 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1788                                           int update_cfs_rq) {}
1789 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
1790 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1791                                            struct sched_entity *se,
1792                                            int wakeup) {}
1793 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1794                                            struct sched_entity *se,
1795                                            int sleep) {}
1796 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
1797                                               int force_update) {}
1798 #endif
1799
1800 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1801 {
1802 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
1803         struct task_struct *tsk = NULL;
1804
1805         if (entity_is_task(se))
1806                 tsk = task_of(se);
1807
1808         if (se->statistics.sleep_start) {
1809                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
1810
1811                 if ((s64)delta < 0)
1812                         delta = 0;
1813
1814                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
1815                         se->statistics.sleep_max = delta;
1816
1817                 se->statistics.sleep_start = 0;
1818                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1819
1820                 if (tsk) {
1821                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
1822                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
1823                 }
1824         }
1825         if (se->statistics.block_start) {
1826                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
1827
1828                 if ((s64)delta < 0)
1829                         delta = 0;
1830
1831                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
1832                         se->statistics.block_max = delta;
1833
1834                 se->statistics.block_start = 0;
1835                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1836
1837                 if (tsk) {
1838                         if (tsk->in_iowait) {
1839                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
1840                                 se->statistics.iowait_count++;
1841                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
1842                         }
1843
1844                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
1845
1846                         /*
1847                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
1848                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
1849                          * amount of time that the task spent sleeping:
1850                          */
1851                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
1852                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
1853                                                 (void *)get_wchan(tsk),
1854                                                 delta >> 20);
1855                         }
1856                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
1857                 }
1858         }
1859 #endif
1860 }
1861
1862 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1863 {
1864 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1865         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
1866
1867         if (d < 0)
1868                 d = -d;
1869
1870         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
1871                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
1872 #endif
1873 }
1874
1875 static void
1876 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
1877 {
1878         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
1879
1880         /*
1881          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
1882          * however the extra weight of the new task will slow them down a
1883          * little, place the new task so that it fits in the slot that
1884          * stays open at the end.
1885          */
1886         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
1887                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
1888
1889         /* sleeps up to a single latency don't count. */
1890         if (!initial) {
1891                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
1892
1893                 /*
1894                  * Halve their sleep time's effect, to allow
1895                  * for a gentler effect of sleepers:
1896                  */
1897                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
1898                         thresh >>= 1;
1899
1900                 vruntime -= thresh;
1901         }
1902
1903         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
1904         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
1905 }
1906
1907 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
1908
1909 static void
1910 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1911 {
1912         /*
1913          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
1914          * through calling update_curr().
1915          */
1916         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
1917                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
1918
1919         /*
1920          * Update run-time statistics of the 'current'.
1921          */
1922         update_curr(cfs_rq);
1923         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
1924         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1925         update_cfs_shares(cfs_rq);
1926
1927         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1928                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
1929                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1930         }
1931
1932         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
1933         check_spread(cfs_rq, se);
1934         if (se != cfs_rq->curr)
1935                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
1936         se->on_rq = 1;
1937
1938         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
1939                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
1940                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
1941         }
1942 }
1943
1944 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
1945 {
1946         for_each_sched_entity(se) {
1947                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1948                 if (cfs_rq->last == se)
1949                         cfs_rq->last = NULL;
1950                 else
1951                         break;
1952         }
1953 }
1954
1955 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
1956 {
1957         for_each_sched_entity(se) {
1958                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1959                 if (cfs_rq->next == se)
1960                         cfs_rq->next = NULL;
1961                 else
1962                         break;
1963         }
1964 }
1965
1966 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
1967 {
1968         for_each_sched_entity(se) {
1969                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1970                 if (cfs_rq->skip == se)
1971                         cfs_rq->skip = NULL;
1972                 else
1973                         break;
1974         }
1975 }
1976
1977 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1978 {
1979         if (cfs_rq->last == se)
1980                 __clear_buddies_last(se);
1981
1982         if (cfs_rq->next == se)
1983                 __clear_buddies_next(se);
1984
1985         if (cfs_rq->skip == se)
1986                 __clear_buddies_skip(se);
1987 }
1988
1989 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
1990
1991 static void
1992 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1993 {
1994         /*
1995          * Update run-time statistics of the 'current'.
1996          */
1997         update_curr(cfs_rq);
1998         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
1999
2000         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2001         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2002 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2003                 if (entity_is_task(se)) {
2004                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2005
2006                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2007                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2008                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2009                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2010                 }
2011 #endif
2012         }
2013
2014         clear_buddies(cfs_rq, se);
2015
2016         if (se != cfs_rq->curr)
2017                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2018         se->on_rq = 0;
2019         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2020
2021         /*
2022          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2023          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2024          * movement in our normalized position.
2025          */
2026         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2027                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2028
2029         /* return excess runtime on last dequeue */
2030         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2031
2032         update_min_vruntime(cfs_rq);
2033         update_cfs_shares(cfs_rq);
2034 }
2035
2036 /*
2037  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2038  */
2039 static void
2040 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2041 {
2042         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2043         struct sched_entity *se;
2044         s64 delta;
2045
2046         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2047         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2048         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2049                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2050                 /*
2051                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2052                  * re-elected due to buddy favours.
2053                  */
2054                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2055                 return;
2056         }
2057
2058         /*
2059          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2060          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2061          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2062          */
2063         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2064                 return;
2065
2066         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2067         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2068
2069         if (delta < 0)
2070                 return;
2071
2072         if (delta > ideal_runtime)
2073                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2074 }
2075
2076 static void
2077 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2078 {
2079         /* 'current' is not kept within the tree. */
2080         if (se->on_rq) {
2081                 /*
2082                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2083                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2084                  * runqueue.
2085                  */
2086                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2087                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2088         }
2089
2090         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2091         cfs_rq->curr = se;
2092 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2093         /*
2094          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2095          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2096          * when there are only lesser-weight tasks around):
2097          */
2098         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2099                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2100                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2101         }
2102 #endif
2103         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2104 }
2105
2106 static int
2107 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2108
2109 /*
2110  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2111  * 1) keep things fair between processes/task groups
2112  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2113  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2114  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2115  */
2116 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2117 {
2118         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2119         struct sched_entity *left = se;
2120
2121         /*
2122          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2123          * be done without getting too unfair.
2124          */
2125         if (cfs_rq->skip == se) {
2126                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2127                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2128                         se = second;
2129         }
2130
2131         /*
2132          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2133          */
2134         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2135                 se = cfs_rq->last;
2136
2137         /*
2138          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2139          */
2140         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2141                 se = cfs_rq->next;
2142
2143         clear_buddies(cfs_rq, se);
2144
2145         return se;
2146 }
2147
2148 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2149
2150 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2151 {
2152         /*
2153          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2154          * was not called and update_curr() has to be done:
2155          */
2156         if (prev->on_rq)
2157                 update_curr(cfs_rq);
2158
2159         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2160         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2161
2162         check_spread(cfs_rq, prev);
2163         if (prev->on_rq) {
2164                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2165                 /* Put 'current' back into the tree. */
2166                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2167                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2168                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2169         }
2170         cfs_rq->curr = NULL;
2171 }
2172
2173 static void
2174 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2175 {
2176         /*
2177          * Update run-time statistics of the 'current'.
2178          */
2179         update_curr(cfs_rq);
2180
2181         /*
2182          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2183          */
2184         update_entity_load_avg(curr, 1);
2185         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2186         update_cfs_shares(cfs_rq);
2187
2188 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2189         /*
2190          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2191          * validating it and just reschedule.
2192          */
2193         if (queued) {
2194                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2195                 return;
2196         }
2197         /*
2198          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2199          */
2200         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2201                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2202                 return;
2203 #endif
2204
2205         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2206                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2207 }
2208
2209
2210 /**************************************************
2211  * CFS bandwidth control machinery
2212  */
2213
2214 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2215
2216 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2217 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2218
2219 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2220 {
2221         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2222 }
2223
2224 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled)
2225 {
2226         /* only need to count groups transitioning between enabled/!enabled */
2227         if (enabled && !was_enabled)
2228                 static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2229         else if (!enabled && was_enabled)
2230                 static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2231 }
2232 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2233 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2234 {
2235         return true;
2236 }
2237
2238 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled) {}
2239 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2240
2241 /*
2242  * default period for cfs group bandwidth.
2243  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2244  */
2245 static inline u64 default_cfs_period(void)
2246 {
2247         return 100000000ULL;
2248 }
2249
2250 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2251 {
2252         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2253 }
2254
2255 /*
2256  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2257  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2258  * additional synchronization around rq->lock.
2259  *
2260  * requires cfs_b->lock
2261  */
2262 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2263 {
2264         u64 now;
2265
2266         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2267                 return;
2268
2269         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2270         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2271         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2272 }
2273
2274 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2275 {
2276         return &tg->cfs_bandwidth;
2277 }
2278
2279 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2280 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2281 {
2282         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2283                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2284
2285         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2286 }
2287
2288 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2289 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2290 {
2291         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2292         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2293         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2294
2295         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2296         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2297
2298         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2299         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2300                 amount = min_amount;
2301         else {
2302                 /*
2303                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2304                  * period must have elapsed since the last consumption.
2305                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2306                  * active.
2307                  */
2308                 if (!cfs_b->timer_active) {
2309                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2310                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2311                 }
2312
2313                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2314                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2315                         cfs_b->runtime -= amount;
2316                         cfs_b->idle = 0;
2317                 }
2318         }
2319         expires = cfs_b->runtime_expires;
2320         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2321
2322         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2323         /*
2324          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2325          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2326          * issued.
2327          */
2328         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2329                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2330
2331         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2336  * fact that rq->clock snapshots this value.
2337  */
2338 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2339 {
2340         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2341
2342         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2343         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2344                 return;
2345
2346         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2347                 return;
2348
2349         /*
2350          * If the local deadline has passed we have to consider the
2351          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2352          * has not truly expired.
2353          *
2354          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2355          * whether the global deadline has advanced.
2356          */
2357
2358         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2359                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2360                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
2361         } else {
2362                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
2363                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
2364         }
2365 }
2366
2367 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2368                                      unsigned long delta_exec)
2369 {
2370         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
2371         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
2372         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2373
2374         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2375                 return;
2376
2377         /*
2378          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
2379          * hierarchy can be throttled
2380          */
2381         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
2382                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2383 }
2384
2385 static __always_inline
2386 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec)
2387 {
2388         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
2389                 return;
2390
2391         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
2392 }
2393
2394 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2395 {
2396         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
2397 }
2398
2399 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
2400 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2401 {
2402         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
2407  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
2408  * load-balance operations.
2409  */
2410 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2411                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2412 {
2413         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
2414
2415         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
2416         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
2417
2418         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
2419                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
2420 }
2421
2422 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
2423 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
2424 {
2425         struct rq *rq = data;
2426         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2427
2428         cfs_rq->throttle_count--;
2429 #ifdef CONFIG_SMP
2430         if (!cfs_rq->throttle_count) {
2431                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
2432                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
2433                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
2434         }
2435 #endif
2436
2437         return 0;
2438 }
2439
2440 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
2441 {
2442         struct rq *rq = data;
2443         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2444
2445         /* group is entering throttled state, stop time */
2446         if (!cfs_rq->throttle_count)
2447                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
2448         cfs_rq->throttle_count++;
2449
2450         return 0;
2451 }
2452
2453 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2454 {
2455         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2456         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2457         struct sched_entity *se;
2458         long task_delta, dequeue = 1;
2459
2460         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2461
2462         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
2463         rcu_read_lock();
2464         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
2465         rcu_read_unlock();
2466
2467         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2468         for_each_sched_entity(se) {
2469                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
2470                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
2471                 if (!se->on_rq)
2472                         break;
2473
2474                 if (dequeue)
2475                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
2476                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
2477
2478                 if (qcfs_rq->load.weight)
2479                         dequeue = 0;
2480         }
2481
2482         if (!se)
2483                 rq->nr_running -= task_delta;
2484
2485         cfs_rq->throttled = 1;
2486         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
2487         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2488         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
2489         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2490 }
2491
2492 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2493 {
2494         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2495         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2496         struct sched_entity *se;
2497         int enqueue = 1;
2498         long task_delta;
2499
2500         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
2501
2502         cfs_rq->throttled = 0;
2503
2504         update_rq_clock(rq);
2505
2506         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2507         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
2508         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
2509         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2510
2511         /* update hierarchical throttle state */
2512         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
2513
2514         if (!cfs_rq->load.weight)
2515                 return;
2516
2517         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2518         for_each_sched_entity(se) {
2519                 if (se->on_rq)
2520                         enqueue = 0;
2521
2522                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2523                 if (enqueue)
2524                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
2525                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
2526
2527                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2528                         break;
2529         }
2530
2531         if (!se)
2532                 rq->nr_running += task_delta;
2533
2534         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
2535         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
2536                 resched_task(rq->curr);
2537 }
2538
2539 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
2540                 u64 remaining, u64 expires)
2541 {
2542         struct cfs_rq *cfs_rq;
2543         u64 runtime = remaining;
2544
2545         rcu_read_lock();
2546         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
2547                                 throttled_list) {
2548                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2549
2550                 raw_spin_lock(&rq->lock);
2551                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2552                         goto next;
2553
2554                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
2555                 if (runtime > remaining)
2556                         runtime = remaining;
2557                 remaining -= runtime;
2558
2559                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
2560                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2561
2562                 /* we check whether we're throttled above */
2563                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
2564                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2565
2566 next:
2567                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
2568
2569                 if (!remaining)
2570                         break;
2571         }
2572         rcu_read_unlock();
2573
2574         return remaining;
2575 }
2576
2577 /*
2578  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
2579  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
2580  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
2581  * used to track this state.
2582  */
2583 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
2584 {
2585         u64 runtime, runtime_expires;
2586         int idle = 1, throttled;
2587
2588         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2589         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
2590         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2591                 goto out_unlock;
2592
2593         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2594         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
2595         idle = cfs_b->idle && !throttled;
2596         cfs_b->nr_periods += overrun;
2597
2598         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
2599         if (idle)
2600                 goto out_unlock;
2601
2602         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2603
2604         if (!throttled) {
2605                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
2606                 cfs_b->idle = 1;
2607                 goto out_unlock;
2608         }
2609
2610         /* account preceding periods in which throttling occurred */
2611         cfs_b->nr_throttled += overrun;
2612
2613         /*
2614          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
2615          * to unthrottle them before making it generally available.  This
2616          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
2617          * allowed to run.
2618          */
2619         runtime = cfs_b->runtime;
2620         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
2621         cfs_b->runtime = 0;
2622
2623         /*
2624          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
2625          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
2626          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
2627          */
2628         while (throttled && runtime > 0) {
2629                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2630                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
2631                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
2632                                                  runtime_expires);
2633                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2634
2635                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2636         }
2637
2638         /* return (any) remaining runtime */
2639         cfs_b->runtime = runtime;
2640         /*
2641          * While we are ensured activity in the period following an
2642          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
2643          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
2644          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
2645          */
2646         cfs_b->idle = 0;
2647 out_unlock:
2648         if (idle)
2649                 cfs_b->timer_active = 0;
2650         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2651
2652         return idle;
2653 }
2654
2655 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
2656 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
2657 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
2658 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
2659 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
2660 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
2661
2662 /* are we near the end of the current quota period? */
2663 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
2664 {
2665         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
2666         u64 remaining;
2667
2668         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
2669         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
2670                 return 1;
2671
2672         /* is a quota refresh about to occur? */
2673         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
2674         if (remaining < min_expire)
2675                 return 1;
2676
2677         return 0;
2678 }
2679
2680 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2681 {
2682         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
2683
2684         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
2685         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
2686                 return;
2687
2688         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
2689                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
2690 }
2691
2692 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
2693 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2694 {
2695         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2696         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
2697
2698         if (slack_runtime <= 0)
2699                 return;
2700
2701         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2702         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
2703             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
2704                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
2705
2706                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
2707                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
2708                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
2709                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
2710         }
2711         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2712
2713         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
2714         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
2715 }
2716
2717 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2718 {
2719         if (!cfs_bandwidth_used())
2720                 return;
2721
2722         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
2723                 return;
2724
2725         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2726 }
2727
2728 /*
2729  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
2730  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
2731  */
2732 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2733 {
2734         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
2735         u64 expires;
2736
2737         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
2738         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration))
2739                 return;
2740
2741         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2742         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
2743                 runtime = cfs_b->runtime;
2744                 cfs_b->runtime = 0;
2745         }
2746         expires = cfs_b->runtime_expires;
2747         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2748
2749         if (!runtime)
2750                 return;
2751
2752         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
2753
2754         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2755         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
2756                 cfs_b->runtime = runtime;
2757         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2758 }
2759
2760 /*
2761  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
2762  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
2763  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
2764  */
2765 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
2766 {
2767         if (!cfs_bandwidth_used())
2768                 return;
2769
2770         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
2771         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
2772                 return;
2773
2774         /* ensure the group is not already throttled */
2775         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2776                 return;
2777
2778         /* update runtime allocation */
2779         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
2780         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
2781                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2782 }
2783
2784 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
2785 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2786 {
2787         if (!cfs_bandwidth_used())
2788                 return;
2789
2790         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2791                 return;
2792
2793         /*
2794          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
2795          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
2796          */
2797         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2798                 return;
2799
2800         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2801 }
2802
2803 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
2804 {
2805         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2806                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
2807         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
2808
2809         return HRTIMER_NORESTART;
2810 }
2811
2812 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
2813 {
2814         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2815                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
2816         ktime_t now;
2817         int overrun;
2818         int idle = 0;
2819
2820         for (;;) {
2821                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
2822                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
2823
2824                 if (!overrun)
2825                         break;
2826
2827                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
2828         }
2829
2830         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
2831 }
2832
2833 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2834 {
2835         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
2836         cfs_b->runtime = 0;
2837         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
2838         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
2839
2840         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2841         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2842         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
2843         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2844         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
2845 }
2846
2847 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2848 {
2849         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
2850         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
2851 }
2852
2853 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
2854 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2855 {
2856         /*
2857          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
2858          * period or because we're racing with the tear-down path
2859          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
2860          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
2861          */
2862         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer))) {
2863                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2864                 /* ensure cfs_b->lock is available while we wait */
2865                 hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2866
2867                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2868                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
2869                 if (cfs_b->timer_active)
2870                         return;
2871         }
2872
2873         cfs_b->timer_active = 1;
2874         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
2875 }
2876
2877 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2878 {
2879         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2880         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
2881 }
2882
2883 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
2884 {
2885         struct cfs_rq *cfs_rq;
2886
2887         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
2888                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2889
2890                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
2891                         continue;
2892
2893                 /*
2894                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
2895                  * there's some valid quota amount
2896                  */
2897                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
2898                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2899                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2900         }
2901 }
2902
2903 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2904 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2905 {
2906         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2907 }
2908
2909 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2910                                      unsigned long delta_exec) {}
2911 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2912 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2913 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2914
2915 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2916 {
2917         return 0;
2918 }
2919
2920 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2921 {
2922         return 0;
2923 }
2924
2925 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2926                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2927 {
2928         return 0;
2929 }
2930
2931 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2932
2933 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2934 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2935 #endif
2936
2937 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2938 {
2939         return NULL;
2940 }
2941 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2942 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
2943
2944 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2945
2946 /**************************************************
2947  * CFS operations on tasks:
2948  */
2949
2950 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2951 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2952 {
2953         struct sched_entity *se = &p->se;
2954         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2955
2956         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
2957
2958         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
2959                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
2960                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
2961                 s64 delta = slice - ran;
2962
2963                 if (delta < 0) {
2964                         if (rq->curr == p)
2965                                 resched_task(p);
2966                         return;
2967                 }
2968
2969                 /*
2970                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
2971                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
2972                  */
2973                 if (rq->curr != p)
2974                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
2975
2976                 hrtick_start(rq, delta);
2977         }
2978 }
2979
2980 /*
2981  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
2982  * current task is from our class and nr_running is low enough
2983  * to matter.
2984  */
2985 static void hrtick_update(struct rq *rq)
2986 {
2987         struct task_struct *curr = rq->curr;
2988
2989         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
2990                 return;
2991
2992         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
2993                 hrtick_start_fair(rq, curr);
2994 }
2995 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
2996 static inline void
2997 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2998 {
2999 }
3000
3001 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3002 {
3003 }
3004 #endif
3005
3006 /*
3007  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3008  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3009  * then put the task into the rbtree:
3010  */
3011 static void
3012 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3013 {
3014         struct cfs_rq *cfs_rq;
3015         struct sched_entity *se = &p->se;
3016
3017         for_each_sched_entity(se) {
3018                 if (se->on_rq)
3019                         break;
3020                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3021                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3022
3023                 /*
3024                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3025                  *
3026                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3027                  * post the final h_nr_running increment below.
3028                 */
3029                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3030                         break;
3031                 cfs_rq->h_nr_running++;
3032
3033                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3034         }
3035
3036         for_each_sched_entity(se) {
3037                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3038                 cfs_rq->h_nr_running++;
3039
3040                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3041                         break;
3042
3043                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3044                 update_entity_load_avg(se, 1);
3045         }
3046
3047         if (!se) {
3048                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3049                 inc_nr_running(rq);
3050         }
3051         hrtick_update(rq);
3052 }
3053
3054 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3055
3056 /*
3057  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3058  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3059  * update the fair scheduling stats:
3060  */
3061 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3062 {
3063         struct cfs_rq *cfs_rq;
3064         struct sched_entity *se = &p->se;
3065         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3066
3067         for_each_sched_entity(se) {
3068                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3069                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3070
3071                 /*
3072                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3073                  *
3074                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3075                  * post the final h_nr_running decrement below.
3076                 */
3077                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3078                         break;
3079                 cfs_rq->h_nr_running--;
3080
3081                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3082                 if (cfs_rq->load.weight) {
3083                         /*
3084                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3085                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3086                          */
3087                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3088                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3089
3090                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3091                         se = parent_entity(se);
3092                         break;
3093                 }
3094                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3095         }
3096
3097         for_each_sched_entity(se) {
3098                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3099                 cfs_rq->h_nr_running--;
3100
3101                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3102                         break;
3103
3104                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3105                 update_entity_load_avg(se, 1);
3106         }
3107
3108         if (!se) {
3109                 dec_nr_running(rq);
3110                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3111         }
3112         hrtick_update(rq);
3113 }
3114
3115 #ifdef CONFIG_SMP
3116 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3117 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3118 {
3119         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3120 }
3121
3122 /*
3123  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3124  * according to the scheduling class and "nice" value.
3125  *
3126  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3127  * balance conservatively.
3128  */
3129 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3130 {
3131         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3132         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3133
3134         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3135                 return total;
3136
3137         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3138 }
3139
3140 /*
3141  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3142  * according to the scheduling class and "nice" value.
3143  */
3144 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3145 {
3146         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3147         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3148
3149         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3150                 return total;
3151
3152         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3153 }
3154
3155 static unsigned long power_of(int cpu)
3156 {
3157         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3158 }
3159
3160 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3161 {
3162         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3163         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3164         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3165
3166         if (nr_running)
3167                 return load_avg / nr_running;
3168
3169         return 0;
3170 }
3171
3172 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3173 {
3174         /*
3175          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3176          * about the boundary, really active task won't care
3177          * about the loss.
3178          */
3179         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3180                 current->wakee_flips = 0;
3181                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3182         }
3183
3184         if (current->last_wakee != p) {
3185                 current->last_wakee = p;
3186                 current->wakee_flips++;
3187         }
3188 }
3189
3190 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3191 {
3192         struct sched_entity *se = &p->se;
3193         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3194         u64 min_vruntime;
3195
3196 #ifndef CONFIG_64BIT
3197         u64 min_vruntime_copy;
3198
3199         do {
3200                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3201                 smp_rmb();
3202                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3203         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3204 #else
3205         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3206 #endif
3207
3208         se->vruntime -= min_vruntime;
3209         record_wakee(p);
3210 }
3211
3212 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3213 /*
3214  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3215  *
3216  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3217  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3218  * can calculate the shift in shares.
3219  *
3220  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3221  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3222  * total group weight.
3223  *
3224  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3225  * distribution (s_i) using:
3226  *
3227  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3228  *
3229  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3230  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3231  * shares distribution (s_i):
3232  *
3233  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3234  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3235  *
3236  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3237  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3238  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3239  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3240  *
3241  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3242  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3243  *
3244  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3245  *
3246  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3247  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3248  * weight and shares distributions like:
3249  *
3250  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3251  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3252  *
3253  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3254  *
3255  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3256  *
3257  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3258  *
3259  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3260  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3261  * 4/7) times the weight of the group.
3262  */
3263 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3264 {
3265         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3266
3267         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
3268                 return wl;
3269
3270         for_each_sched_entity(se) {
3271                 long w, W;
3272
3273                 tg = se->my_q->tg;
3274
3275                 /*
3276                  * W = @wg + \Sum rw_j
3277                  */
3278                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3279
3280                 /*
3281                  * w = rw_i + @wl
3282                  */
3283                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3284
3285                 /*
3286                  * wl = S * s'_i; see (2)
3287                  */
3288                 if (W > 0 && w < W)
3289                         wl = (w * tg->shares) / W;
3290                 else
3291                         wl = tg->shares;
3292
3293                 /*
3294                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3295                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3296                  * calc_cfs_shares().
3297                  */
3298                 if (wl < MIN_SHARES)
3299                         wl = MIN_SHARES;
3300
3301                 /*
3302                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3303                  */
3304                 wl -= se->load.weight;
3305
3306                 /*
3307                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3308                  * the final effective load change on the root group. Since
3309                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3310                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3311                  * resulting from this level per the above.
3312                  */
3313                 wg = 0;
3314         }
3315
3316         return wl;
3317 }
3318 #else
3319
3320 static inline unsigned long effective_load(struct task_group *tg, int cpu,
3321                 unsigned long wl, unsigned long wg)
3322 {
3323         return wl;
3324 }
3325
3326 #endif
3327
3328 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3329 {
3330         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3331
3332         /*
3333          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3334          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3335          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3336          */
3337         if (p->wakee_flips > factor) {
3338                 /*
3339                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3340                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3341                  * it alone.
3342                  */
3343                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3344                         return 1;
3345         }
3346
3347         return 0;
3348 }
3349
3350 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
3351 {
3352         s64 this_load, load;
3353         int idx, this_cpu, prev_cpu;
3354         unsigned long tl_per_task;
3355         struct task_group *tg;
3356         unsigned long weight;
3357         int balanced;
3358
3359         /*
3360          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
3361          * ourselves around too much.
3362          */
3363         if (wake_wide(p))
3364                 return 0;
3365
3366         idx       = sd->wake_idx;
3367         this_cpu  = smp_processor_id();
3368         prev_cpu  = task_cpu(p);
3369         load      = source_load(prev_cpu, idx);
3370         this_load = target_load(this_cpu, idx);
3371
3372         /*
3373          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
3374          * effect of the currently running task from the load
3375          * of the current CPU:
3376          */
3377         if (sync) {
3378                 tg = task_group(current);
3379                 weight = current->se.load.weight;
3380
3381                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
3382                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
3383         }
3384
3385         tg = task_group(p);
3386         weight = p->se.load.weight;
3387
3388         /*
3389          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
3390          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
3391          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
3392          * about that, so that's good too.
3393          *
3394          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
3395          * task to be woken on this_cpu.
3396          */
3397         if (this_load > 0) {
3398                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
3399
3400                 this_eff_load = 100;
3401                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
3402                 this_eff_load *= this_load +
3403                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
3404
3405                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
3406                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
3407                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
3408
3409                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
3410         } else
3411                 balanced = true;
3412
3413         /*
3414          * If the currently running task will sleep within
3415          * a reasonable amount of time then attract this newly
3416          * woken task:
3417          */
3418         if (sync && balanced)
3419                 return 1;
3420
3421         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
3422         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
3423
3424         if (balanced ||
3425             (this_load <= load &&
3426              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
3427                 /*
3428                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
3429                  * p is cache cold in this domain, and
3430                  * there is no bad imbalance.
3431                  */
3432                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
3433                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
3434
3435                 return 1;
3436         }
3437         return 0;
3438 }
3439
3440 /*
3441  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
3442  * domain.
3443  */
3444 static struct sched_group *
3445 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
3446                   int this_cpu, int load_idx)
3447 {
3448         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
3449         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
3450         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
3451
3452         do {
3453                 unsigned long load, avg_load;
3454                 int local_group;
3455                 int i;
3456
3457                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
3458                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
3459                                         tsk_cpus_allowed(p)))
3460                         continue;
3461
3462                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
3463                                                sched_group_cpus(group));
3464
3465                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
3466                 avg_load = 0;
3467
3468                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
3469                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
3470                         if (local_group)
3471                                 load = source_load(i, load_idx);
3472                         else
3473                                 load = target_load(i, load_idx);
3474
3475                         avg_load += load;
3476                 }
3477
3478                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
3479                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
3480
3481                 if (local_group) {
3482                         this_load = avg_load;
3483                 } else if (avg_load < min_load) {
3484                         min_load = avg_load;
3485                         idlest = group;
3486                 }
3487         } while (group = group->next, group != sd->groups);
3488
3489         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
3490                 return NULL;
3491         return idlest;
3492 }
3493
3494 /*
3495  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
3496  */
3497 static int
3498 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
3499 {
3500         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
3501         int idlest = -1;
3502         int i;
3503
3504         /* Traverse only the allowed CPUs */
3505         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
3506                 load = weighted_cpuload(i);
3507
3508                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
3509                         min_load = load;
3510                         idlest = i;
3511                 }
3512         }
3513
3514         return idlest;
3515 }
3516
3517 /*
3518  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
3519  */
3520 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
3521 {
3522         struct sched_domain *sd;
3523         struct sched_group *sg;
3524         int i = task_cpu(p);
3525
3526         if (idle_cpu(target))
3527                 return target;
3528
3529         /*
3530          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
3531          */
3532         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
3533                 return i;
3534
3535         /*
3536          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
3537          */
3538         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
3539         for_each_lower_domain(sd) {
3540                 sg = sd->groups;
3541                 do {
3542                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
3543                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
3544                                 goto next;
3545
3546                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
3547                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
3548                                         goto next;
3549                         }
3550
3551                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
3552                                         tsk_cpus_allowed(p));
3553                         goto done;
3554 next:
3555                         sg = sg->next;
3556                 } while (sg != sd->groups);
3557         }
3558 done:
3559         return target;
3560 }
3561
3562 /*
3563  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
3564  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
3565  * SD_BALANCE_EXEC.
3566  *
3567  * Balance, ie. select the least loaded group.
3568  *
3569  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
3570  *
3571  * preempt must be disabled.
3572  */
3573 static int
3574 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int sd_flag, int wake_flags)
3575 {
3576         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
3577         int cpu = smp_processor_id();
3578         int prev_cpu = task_cpu(p);
3579         int new_cpu = cpu;
3580         int want_affine = 0;
3581         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
3582
3583         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
3584                 return prev_cpu;
3585
3586         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
3587                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
3588                         want_affine = 1;
3589                 new_cpu = prev_cpu;
3590         }
3591
3592         rcu_read_lock();
3593         for_each_domain(cpu, tmp) {
3594                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
3595                         continue;
3596
3597                 /*
3598                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
3599                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
3600                  */
3601                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
3602                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
3603                         affine_sd = tmp;
3604                         break;
3605                 }
3606
3607                 if (tmp->flags & sd_flag)
3608                         sd = tmp;
3609         }
3610
3611         if (affine_sd) {
3612                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
3613                         prev_cpu = cpu;
3614
3615                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
3616                 goto unlock;
3617         }
3618
3619         while (sd) {
3620                 int load_idx = sd->forkexec_idx;
3621                 struct sched_group *group;
3622                 int weight;
3623
3624                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
3625                         sd = sd->child;
3626                         continue;
3627                 }
3628
3629                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
3630                         load_idx = sd->wake_idx;
3631
3632                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, load_idx);
3633                 if (!group) {
3634                         sd = sd->child;
3635                         continue;
3636                 }
3637
3638                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
3639                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
3640                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
3641                         sd = sd->child;
3642                         continue;
3643                 }
3644
3645                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
3646                 cpu = new_cpu;
3647                 weight = sd->span_weight;
3648                 sd = NULL;
3649                 for_each_domain(cpu, tmp) {
3650                         if (weight <= tmp->span_weight)
3651                                 break;
3652                         if (tmp->flags & sd_flag)
3653                                 sd = tmp;
3654                 }
3655                 /* while loop will break here if sd == NULL */
3656         }
3657 unlock:
3658         rcu_read_unlock();
3659
3660         return new_cpu;
3661 }
3662
3663 /*
3664  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
3665  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
3666  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
3667  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
3668  */
3669 static void
3670 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
3671 {
3672         struct sched_entity *se = &p->se;
3673         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3674
3675         /*
3676          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
3677          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
3678          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
3679          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
3680          */
3681         if (se->avg.decay_count) {
3682                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
3683                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
3684                                                 &cfs_rq->removed_load);
3685         }
3686 }
3687 #endif /* CONFIG_SMP */
3688
3689 static unsigned long
3690 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3691 {
3692         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
3693
3694         /*
3695          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
3696          * to virtual-time in his units.
3697          *
3698          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
3699          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
3700          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
3701          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
3702          * be smaller, again penalizing the lighter task.
3703          *
3704          * This is especially important for buddies when the leftmost
3705          * task is higher priority than the buddy.
3706          */
3707         return calc_delta_fair(gran, se);
3708 }
3709
3710 /*
3711  * Should 'se' preempt 'curr'.
3712  *
3713  *             |s1
3714  *        |s2
3715  *   |s3
3716  *         g
3717  *      |<--->|c
3718  *
3719  *  w(c, s1) = -1
3720  *  w(c, s2) =  0
3721  *  w(c, s3) =  1
3722  *
3723  */
3724 static int
3725 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3726 {
3727         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
3728
3729         if (vdiff <= 0)
3730                 return -1;
3731
3732         gran = wakeup_gran(curr, se);
3733         if (vdiff > gran)
3734                 return 1;
3735
3736         return 0;
3737 }
3738
3739 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
3740 {
3741         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3742                 return;
3743
3744         for_each_sched_entity(se)
3745                 cfs_rq_of(se)->last = se;
3746 }
3747
3748 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
3749 {
3750         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3751                 return;
3752
3753         for_each_sched_entity(se)
3754                 cfs_rq_of(se)->next = se;
3755 }
3756
3757 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
3758 {
3759         for_each_sched_entity(se)
3760                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
3761 }
3762
3763 /*
3764  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3765  */
3766 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
3767 {
3768         struct task_struct *curr = rq->curr;
3769         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
3770         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3771         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
3772         int next_buddy_marked = 0;
3773
3774         if (unlikely(se == pse))
3775                 return;
3776
3777         /*
3778          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
3779          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
3780          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
3781          * next-buddy nomination below.
3782          */
3783         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
3784                 return;
3785
3786         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
3787                 set_next_buddy(pse);
3788                 next_buddy_marked = 1;
3789         }
3790
3791         /*
3792          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
3793          * wake up path.
3794          *
3795          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
3796          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
3797          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
3798          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
3799          * below.
3800          */
3801         if (test_tsk_need_resched(curr))
3802                 return;
3803
3804         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
3805         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
3806             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
3807                 goto preempt;
3808
3809         /*
3810          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
3811          * is driven by the tick):
3812          */
3813         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
3814                 return;
3815
3816         find_matching_se(&se, &pse);
3817         update_curr(cfs_rq_of(se));
3818         BUG_ON(!pse);
3819         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
3820                 /*
3821                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
3822                  * triggering this preemption.
3823                  */
3824                 if (!next_buddy_marked)
3825                         set_next_buddy(pse);
3826                 goto preempt;
3827         }
3828
3829         return;
3830
3831 preempt:
3832         resched_task(curr);
3833         /*
3834          * Only set the backward buddy when the current task is still
3835          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
3836          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
3837          * point, either of which can * drop the rq lock.
3838          *
3839          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
3840          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
3841          */
3842         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
3843                 return;
3844
3845         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
3846                 set_last_buddy(se);
3847 }
3848
3849 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
3850 {
3851         struct task_struct *p;
3852         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
3853         struct sched_entity *se;
3854
3855         if (!cfs_rq->nr_running)
3856                 return NULL;
3857
3858         do {
3859                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
3860                 set_next_entity(cfs_rq, se);
3861                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3862         } while (cfs_rq);
3863
3864         p = task_of(se);
3865         if (hrtick_enabled(rq))
3866                 hrtick_start_fair(rq, p);
3867
3868         return p;
3869 }
3870
3871 /*
3872  * Account for a descheduled task:
3873  */
3874 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
3875 {
3876         struct sched_entity *se = &prev->se;
3877         struct cfs_rq *cfs_rq;
3878
3879         for_each_sched_entity(se) {
3880                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3881                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
3882         }
3883 }
3884
3885 /*
3886  * sched_yield() is very simple
3887  *
3888  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
3889  */
3890 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
3891 {
3892         struct task_struct *curr = rq->curr;
3893         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3894         struct sched_entity *se = &curr->se;
3895
3896         /*
3897          * Are we the only task in the tree?
3898          */
3899         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
3900                 return;
3901
3902         clear_buddies(cfs_rq, se);
3903
3904         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
3905                 update_rq_clock(rq);
3906                 /*
3907                  * Update run-time statistics of the 'current'.
3908                  */
3909                 update_curr(cfs_rq);
3910                 /*
3911                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
3912                  * so we don't do microscopic update in schedule()
3913                  * and double the fastpath cost.
3914                  */
3915                  rq->skip_clock_update = 1;
3916         }
3917
3918         set_skip_buddy(se);
3919 }
3920
3921 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
3922 {
3923         struct sched_entity *se = &p->se;
3924
3925         /* throttled hierarchies are not runnable */
3926         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
3927                 return false;
3928
3929         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
3930         set_next_buddy(se);
3931
3932         yield_task_fair(rq);
3933
3934         return true;
3935 }
3936
3937 #ifdef CONFIG_SMP
3938 /**************************************************
3939  * Fair scheduling class load-balancing methods.
3940  *
3941  * BASICS
3942  *
3943  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
3944  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
3945  * time to each task. This is expressed in the following equation:
3946  *
3947  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
3948  *
3949  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
3950  * W_i,0 is defined as:
3951  *
3952  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
3953  *
3954  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
3955  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
3956  *
3957  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
3958  * weight:
3959  *
3960  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
3961  *
3962  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
3963  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
3964  * can also include other factors [XXX].
3965  *
3966  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
3967  * directly from (1):
3968  *
3969  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
3970  *
3971  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
3972  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
3973  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
3974  *
3975  * [XXX expand on:
3976  *     - infeasible weights;
3977  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
3978  *
3979  *
3980  * SCHED DOMAINS
3981  *
3982  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
3983  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
3984  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
3985  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
3986  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
3987  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
3988  * the groups.
3989  *
3990  * This yields:
3991  *
3992  *     log_2 n     1     n
3993  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
3994  *     i = 0      2^i   2^i
3995  *                               `- size of each group
3996  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
3997  *         |         `- freq
3998  *         `- sum over all levels
3999  *
4000  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4001  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4002  *
4003  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4004  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4005  *
4006  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4007  *
4008  *             log_2 n     
4009  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4010  *             k = 0
4011  *
4012  * And you'll find that:
4013  *
4014  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4015  *
4016  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4017  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4018  * of:
4019  *
4020  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4021  *
4022  *
4023  * WORK CONSERVING
4024  *
4025  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4026  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4027  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4028  *
4029  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4030  * time.
4031  *
4032  * [XXX more?]
4033  *
4034  *
4035  * CGROUPS
4036  *
4037  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4038  *
4039  *                                s_k,i
4040  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4041  *                                 S_k
4042  *
4043  * Where
4044  *
4045  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4046  *
4047  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4048  *
4049  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4050  * property.
4051  *
4052  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4053  *      rewrite all of this once again.]
4054  */ 
4055
4056 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4057
4058 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4059 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4060 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4061 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4062
4063 struct lb_env {
4064         struct sched_domain     *sd;
4065
4066         struct rq               *src_rq;
4067         int                     src_cpu;
4068
4069         int                     dst_cpu;
4070         struct rq               *dst_rq;
4071
4072         struct cpumask          *dst_grpmask;
4073         int                     new_dst_cpu;
4074         enum cpu_idle_type      idle;
4075         long                    imbalance;
4076         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4077         struct cpumask          *cpus;
4078
4079         unsigned int            flags;
4080
4081         unsigned int            loop;
4082         unsigned int            loop_break;
4083         unsigned int            loop_max;
4084 };
4085
4086 /*
4087  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4088  * Both runqueues must be locked.
4089  */
4090 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4091 {
4092         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4093         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4094         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4095         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4096 }
4097
4098 /*
4099  * Is this task likely cache-hot:
4100  */
4101 static int
4102 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4103 {
4104         s64 delta;
4105
4106         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4107                 return 0;
4108
4109         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4110                 return 0;
4111
4112         /*
4113          * Buddy candidates are cache hot:
4114          */
4115         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4116                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4117                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4118                 return 1;
4119
4120         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4121                 return 1;
4122         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4123                 return 0;
4124
4125         delta = now - p->se.exec_start;
4126
4127         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4128 }
4129
4130 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4131 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4132 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4133 {
4134         int src_nid, dst_nid;
4135
4136         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4137             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4138                 return false;
4139         }
4140
4141         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4142         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4143
4144         if (src_nid == dst_nid ||
4145             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4146                 return false;
4147
4148         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
4149             p->numa_faults[dst_nid] > p->numa_faults[src_nid])
4150                 return true;
4151
4152         return false;
4153 }
4154
4155
4156 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4157 {
4158         int src_nid, dst_nid;
4159
4160         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4161                 return false;
4162
4163         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4164                 return false;
4165
4166         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4167         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4168
4169         if (src_nid == dst_nid ||
4170             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4171                 return false;
4172
4173         if (p->numa_faults[dst_nid] < p->numa_faults[src_nid])
4174                 return true;
4175
4176         return false;
4177 }
4178
4179 #else
4180 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4181                                              struct lb_env *env)
4182 {
4183         return false;
4184 }
4185
4186 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4187                                              struct lb_env *env)
4188 {
4189         return false;
4190 }
4191 #endif
4192
4193 /*
4194  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4195  */
4196 static
4197 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4198 {
4199         int tsk_cache_hot = 0;
4200         /*
4201          * We do not migrate tasks that are:
4202          * 1) throttled_lb_pair, or
4203          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4204          * 3) running (obviously), or
4205          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4206          */
4207         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4208                 return 0;
4209
4210         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4211                 int cpu;
4212
4213                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4214
4215                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4216
4217                 /*
4218                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4219                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4220                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4221                  *
4222                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4223                  * one in current iteration.
4224                  */
4225                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4226                         return 0;
4227
4228                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4229                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4230                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4231                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4232                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4233                                 break;
4234                         }
4235                 }
4236
4237                 return 0;
4238         }
4239
4240         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4241         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4242
4243         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4244                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4245                 return 0;
4246         }
4247
4248         /*
4249          * Aggressive migration if:
4250          * 1) destination numa is preferred
4251          * 2) task is cache cold, or
4252          * 3) too many balance attempts have failed.
4253          */
4254         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4255         if (!tsk_cache_hot)
4256                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4257
4258         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4259 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4260                 if (tsk_cache_hot) {
4261                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4262                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4263                 }
4264 #endif
4265                 return 1;
4266         }
4267
4268         if (!tsk_cache_hot ||
4269                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4270
4271                 if (tsk_cache_hot) {
4272                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4273                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4274                 }
4275
4276                 return 1;
4277         }
4278
4279         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4280         return 0;
4281 }
4282
4283 /*
4284  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4285  * part of active balancing operations within "domain".
4286  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4287  *
4288  * Called with both runqueues locked.
4289  */
4290 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4291 {
4292         struct task_struct *p, *n;
4293
4294         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4295                 if (!can_migrate_task(p, env))
4296                         continue;
4297
4298                 move_task(p, env);
4299                 /*
4300                  * Right now, this is only the second place move_task()
4301                  * is called, so we can safely collect move_task()
4302                  * stats here rather than inside move_task().
4303                  */
4304                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4305                 return 1;
4306         }
4307         return 0;
4308 }
4309
4310 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
4311
4312 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4313
4314 /*
4315  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4316  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4317  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4318  *
4319  * Called with both runqueues locked.
4320  */
4321 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4322 {
4323         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4324         struct task_struct *p;
4325         unsigned long load;
4326         int pulled = 0;
4327
4328         if (env->imbalance <= 0)
4329                 return 0;
4330
4331         while (!list_empty(tasks)) {
4332                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4333
4334                 env->loop++;
4335                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4336                 if (env->loop > env->loop_max)
4337                         break;
4338
4339                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
4340                 if (env->loop > env->loop_break) {
4341                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
4342                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
4343                         break;
4344                 }
4345
4346                 if (!can_migrate_task(p, env))
4347                         goto next;
4348
4349                 load = task_h_load(p);
4350
4351                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
4352                         goto next;
4353
4354                 if ((load / 2) > env->imbalance)
4355                         goto next;
4356
4357                 move_task(p, env);
4358                 pulled++;
4359                 env->imbalance -= load;
4360
4361 #ifdef CONFIG_PREEMPT
4362                 /*
4363                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
4364                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
4365                  * the critical section.
4366                  */
4367                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
4368                         break;
4369 #endif
4370
4371                 /*
4372                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
4373                  * weighted load.
4374                  */
4375                 if (env->imbalance <= 0)
4376                         break;
4377
4378                 continue;
4379 next:
4380                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
4381         }
4382
4383         /*
4384          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
4385          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
4386          * inside move_task().
4387          */
4388         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
4389
4390         return pulled;
4391 }
4392
4393 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4394 /*
4395  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
4396  */
4397 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
4398 {
4399         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4400         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4401
4402         /* throttled entities do not contribute to load */
4403         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4404                 return;
4405
4406         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
4407
4408         if (se) {
4409                 update_entity_load_avg(se, 1);
4410                 /*
4411                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
4412                  * list removal.  This generally implies that all our children
4413                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
4414                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
4415                  * at enqueue.
4416                  *
4417                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
4418                  */
4419                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
4420                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4421         } else {
4422                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4423                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4424         }
4425 }
4426
4427 static void update_blocked_averages(int cpu)
4428 {
4429         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4430         struct cfs_rq *cfs_rq;
4431         unsigned long flags;
4432
4433         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
4434         update_rq_clock(rq);
4435         /*
4436          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
4437          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
4438          */
4439         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4440                 /*
4441                  * Note: We may want to consider periodically releasing
4442                  * rq->lock about these updates so that creating many task
4443                  * groups does not result in continually extending hold time.
4444                  */
4445                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
4446         }
4447
4448         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
4449 }
4450
4451 /*
4452  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
4453  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
4454  * group is a fraction of its parents load.
4455  */
4456 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
4457 {
4458         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4459         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4460         unsigned long now = jiffies;
4461         unsigned long load;
4462
4463         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4464                 return;
4465
4466         cfs_rq->h_load_next = NULL;
4467         for_each_sched_entity(se) {
4468                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4469                 cfs_rq->h_load_next = se;
4470                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4471                         break;
4472         }
4473
4474         if (!se) {
4475                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
4476                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4477         }
4478
4479         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
4480                 load = cfs_rq->h_load;
4481                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
4482                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4483                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4484                 cfs_rq->h_load = load;
4485                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4486         }
4487 }
4488
4489 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4490 {
4491         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
4492
4493         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
4494         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
4495                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4496 }
4497 #else
4498 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
4499 {
4500 }
4501
4502 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4503 {
4504         return p->se.avg.load_avg_contrib;
4505 }
4506 #endif
4507
4508 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
4509 /*
4510  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
4511  */
4512 struct sg_lb_stats {
4513         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
4514         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
4515         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
4516         unsigned long load_per_task;
4517         unsigned long group_power;
4518         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
4519         unsigned int group_capacity;
4520         unsigned int idle_cpus;
4521         unsigned int group_weight;
4522         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
4523         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
4524 };
4525
4526 /*
4527  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
4528  *               during load balancing.
4529  */
4530 struct sd_lb_stats {
4531         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
4532         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
4533         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
4534         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
4535         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
4536
4537         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
4538         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
4539 };
4540
4541 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
4542 {
4543         /*
4544          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
4545          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
4546          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
4547          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
4548          */
4549         *sds = (struct sd_lb_stats){
4550                 .busiest = NULL,
4551                 .local = NULL,
4552                 .total_load = 0UL,
4553                 .total_pwr = 0UL,
4554                 .busiest_stat = {
4555                         .avg_load = 0UL,
4556                 },
4557         };
4558 }
4559
4560 /**
4561  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
4562  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
4563  * @idle: The Idle status of the CPU for whose sd load_icx is obtained.
4564  *
4565  * Return: The load index.
4566  */
4567 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
4568                                         enum cpu_idle_type idle)
4569 {
4570         int load_idx;
4571
4572         switch (idle) {
4573         case CPU_NOT_IDLE:
4574                 load_idx = sd->busy_idx;
4575                 break;
4576
4577         case CPU_NEWLY_IDLE:
4578                 load_idx = sd->newidle_idx;
4579                 break;
4580         default:
4581                 load_idx = sd->idle_idx;
4582                 break;
4583         }
4584
4585         return load_idx;
4586 }
4587
4588 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4589 {
4590         return SCHED_POWER_SCALE;
4591 }
4592
4593 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4594 {
4595         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
4596 }
4597
4598 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4599 {
4600         unsigned long weight = sd->span_weight;
4601         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
4602
4603         smt_gain /= weight;
4604
4605         return smt_gain;
4606 }
4607
4608 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4609 {
4610         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
4611 }
4612
4613 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
4614 {
4615         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4616         u64 total, available, age_stamp, avg;
4617
4618         /*
4619          * Since we're reading these variables without serialization make sure
4620          * we read them once before doing sanity checks on them.
4621          */
4622         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
4623         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
4624
4625         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
4626
4627         if (unlikely(total < avg)) {
4628                 /* Ensures that power won't end up being negative */
4629                 available = 0;
4630         } else {
4631                 available = total - avg;
4632         }
4633
4634         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
4635                 total = SCHED_POWER_SCALE;
4636
4637         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4638
4639         return div_u64(available, total);
4640 }
4641
4642 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4643 {
4644         unsigned long weight = sd->span_weight;
4645         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
4646         struct sched_group *sdg = sd->groups;
4647
4648         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
4649                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
4650                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
4651                 else
4652                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
4653
4654                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4655         }
4656
4657         sdg->sgp->power_orig = power;
4658
4659         if (sched_feat(ARCH_POWER))
4660                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
4661         else
4662                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
4663
4664         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4665
4666         power *= scale_rt_power(cpu);
4667         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4668
4669         if (!power)
4670                 power = 1;
4671
4672         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
4673         sdg->sgp->power = power;
4674 }
4675
4676 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4677 {
4678         struct sched_domain *child = sd->child;
4679         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
4680         unsigned long power, power_orig;
4681         unsigned long interval;
4682
4683         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
4684         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
4685         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
4686
4687         if (!child) {
4688                 update_cpu_power(sd, cpu);
4689                 return;
4690         }
4691
4692         power_orig = power = 0;
4693
4694         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
4695                 /*
4696                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
4697                  * span the current group.
4698                  */
4699
4700                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
4701                         struct sched_group *sg = cpu_rq(cpu)->sd->groups;
4702
4703                         power_orig += sg->sgp->power_orig;
4704                         power += sg->sgp->power;
4705                 }
4706         } else  {
4707                 /*
4708                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
4709                  * span the current group.
4710                  */ 
4711
4712                 group = child->groups;
4713                 do {
4714                         power_orig += group->sgp->power_orig;
4715                         power += group->sgp->power;
4716                         group = group->next;
4717                 } while (group != child->groups);
4718         }
4719
4720         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
4721         sdg->sgp->power = power;
4722 }
4723
4724 /*
4725  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
4726  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
4727  * which on its own isn't powerful enough.
4728  *
4729  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
4730  */
4731 static inline int
4732 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
4733 {
4734         /*
4735          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
4736          */
4737         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
4738                 return 0;
4739
4740         /*
4741          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
4742          */
4743         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
4744                 return 1;
4745
4746         return 0;
4747 }
4748
4749 /*
4750  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
4751  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
4752  *
4753  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
4754  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
4755  * Something like:
4756  *
4757  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
4758  *              *     * * *
4759  *
4760  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
4761  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
4762  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
4763  *
4764  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
4765  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
4766  * moving tasks due to affinity constraints.
4767  *
4768  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
4769  * update_sd_pick_busiest(). And calculcate_imbalance() and
4770  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
4771  * to create an effective group imbalance.
4772  *
4773  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
4774  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
4775  * subtle and fragile situation.
4776  */
4777
4778 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
4779 {
4780         return group->sgp->imbalance;
4781 }
4782
4783 /*
4784  * Compute the group capacity.
4785  *
4786  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
4787  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
4788  * and limit power unit capacity with that.
4789  */
4790 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
4791 {
4792         unsigned int capacity, smt, cpus;
4793         unsigned int power, power_orig;
4794
4795         power = group->sgp->power;
4796         power_orig = group->sgp->power_orig;
4797         cpus = group->group_weight;
4798
4799         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
4800         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
4801         capacity = cpus / smt; /* cores */
4802
4803         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
4804         if (!capacity)
4805                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
4806
4807         return capacity;
4808 }
4809
4810 /**
4811  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
4812  * @env: The load balancing environment.
4813  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
4814  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
4815  * @local_group: Does group contain this_cpu.
4816  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
4817  */
4818 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
4819                         struct sched_group *group, int load_idx,
4820                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
4821 {
4822         unsigned long nr_running;
4823         unsigned long load;
4824         int i;
4825
4826         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
4827
4828         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
4829                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
4830
4831                 nr_running = rq->nr_running;
4832
4833                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4834                 if (local_group)
4835                         load = target_load(i, load_idx);
4836                 else
4837                         load = source_load(i, load_idx);
4838
4839                 sgs->group_load += load;
4840                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
4841                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
4842                 if (idle_cpu(i))
4843                         sgs->idle_cpus++;
4844         }
4845
4846         /* Adjust by relative CPU power of the group */
4847         sgs->group_power = group->sgp->power;
4848         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
4849
4850         if (sgs->sum_nr_running)
4851                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
4852
4853         sgs->group_weight = group->group_weight;
4854
4855         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
4856         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
4857
4858         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
4859                 sgs->group_has_capacity = 1;
4860 }
4861
4862 /**
4863  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
4864  * @env: The load balancing environment.
4865  * @sds: sched_domain statistics
4866  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
4867  * @sgs: sched_group statistics
4868  *
4869  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
4870  * busiest group.
4871  *
4872  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
4873  * busiest group. %false otherwise.
4874  */
4875 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
4876                                    struct sd_lb_stats *sds,
4877                                    struct sched_group *sg,
4878                                    struct sg_lb_stats *sgs)
4879 {
4880         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
4881                 return false;
4882
4883         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
4884                 return true;
4885
4886         if (sgs->group_imb)
4887                 return true;
4888
4889         /*
4890          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
4891          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
4892          * higher than ourself as busy.
4893          */
4894         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
4895             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
4896                 if (!sds->busiest)
4897                         return true;
4898
4899                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
4900                         return true;
4901         }
4902
4903         return false;
4904 }
4905
4906 /**
4907  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
4908  * @env: The load balancing environment.
4909  * @balance: Should we balance.
4910  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
4911  */
4912 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env,
4913                                         struct sd_lb_stats *sds)
4914 {
4915         struct sched_domain *child = env->sd->child;
4916         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
4917         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
4918         int load_idx, prefer_sibling = 0;
4919
4920         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
4921                 prefer_sibling = 1;
4922
4923         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
4924
4925         do {
4926                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
4927                 int local_group;
4928
4929                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
4930                 if (local_group) {
4931                         sds->local = sg;
4932                         sgs = &sds->local_stat;
4933
4934                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
4935                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
4936                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
4937                 }
4938
4939                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
4940
4941                 if (local_group)
4942                         goto next_group;
4943
4944                 /*
4945                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
4946                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
4947                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
4948                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
4949                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
4950                  * extra check prevents the case where you always pull from the
4951                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
4952                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
4953                  */
4954                 if (prefer_sibling && sds->local &&
4955                     sds->local_stat.group_has_capacity)
4956                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
4957
4958                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
4959                         sds->busiest = sg;
4960                         sds->busiest_stat = *sgs;
4961                 }
4962
4963 next_group:
4964                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
4965                 sds->total_load += sgs->group_load;
4966                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
4967
4968                 sg = sg->next;
4969         } while (sg != env->sd->groups);
4970 }
4971
4972 /**
4973  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
4974  *                      sched doman.
4975  *
4976  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
4977  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
4978  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
4979  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
4980  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
4981  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
4982  *
4983  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
4984  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
4985  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
4986  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
4987  * number.
4988  *
4989  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
4990  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
4991  *
4992  * @env: The load balancing environment.
4993  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
4994  */
4995 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
4996 {
4997         int busiest_cpu;
4998
4999         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5000                 return 0;
5001
5002         if (!sds->busiest)
5003                 return 0;
5004
5005         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5006         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5007                 return 0;
5008
5009         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5010                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5011                 SCHED_POWER_SCALE);
5012
5013         return 1;
5014 }
5015
5016 /**
5017  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5018  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5019  *                      load balancing.
5020  * @env: The load balancing environment.
5021  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5022  */
5023 static inline
5024 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5025 {
5026         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5027         unsigned int imbn = 2;
5028         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5029         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5030
5031         local = &sds->local_stat;
5032         busiest = &sds->busiest_stat;
5033
5034         if (!local->sum_nr_running)
5035                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5036         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5037                 imbn = 1;
5038
5039         scaled_busy_load_per_task =
5040                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5041                 busiest->group_power;
5042
5043         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5044             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5045                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5046                 return;
5047         }
5048
5049         /*
5050          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5051          * however we may be able to increase total CPU power used by
5052          * moving them.
5053          */
5054
5055         pwr_now += busiest->group_power *
5056                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5057         pwr_now += local->group_power *
5058                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5059         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5060
5061         /* Amount of load we'd subtract */
5062         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5063                 busiest->group_power;
5064         if (busiest->avg_load > tmp) {
5065                 pwr_move += busiest->group_power *
5066                             min(busiest->load_per_task,
5067                                 busiest->avg_load - tmp);
5068         }
5069
5070         /* Amount of load we'd add */
5071         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5072             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5073                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5074                       local->group_power;
5075         } else {
5076                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5077                       local->group_power;
5078         }
5079         pwr_move += local->group_power *
5080                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5081         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5082
5083         /* Move if we gain throughput */
5084         if (pwr_move > pwr_now)
5085                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5086 }
5087
5088 /**
5089  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5090  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5091  * @env: load balance environment
5092  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5093  */
5094 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5095 {
5096         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5097         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5098
5099         local = &sds->local_stat;
5100         busiest = &sds->busiest_stat;
5101
5102         if (busiest->group_imb) {
5103                 /*
5104                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5105                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5106                  */
5107                 busiest->load_per_task =
5108                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5109         }
5110
5111         /*
5112          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5113          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5114          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5115          */
5116         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5117             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5118                 env->imbalance = 0;
5119                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5120         }
5121
5122         if (!busiest->group_imb) {
5123                 /*
5124                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5125                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5126                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5127                  */
5128                 load_above_capacity =
5129                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5130
5131                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5132                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5133         }
5134
5135         /*
5136          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5137          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5138          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5139          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5140          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5141          * for the minimum possible imbalance.
5142          */
5143         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5144
5145         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5146         env->imbalance = min(
5147                 max_pull * busiest->group_power,
5148                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5149         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5150
5151         /*
5152          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5153          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5154          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5155          * moved
5156          */
5157         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5158                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5159 }
5160
5161 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5162
5163 /**
5164  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5165  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5166  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5167  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5168  * such a group exists.
5169  *
5170  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5171  * to restore balance.
5172  *
5173  * @env: The load balancing environment.
5174  *
5175  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5176  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5177  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5178  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5179  */
5180 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5181 {
5182         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5183         struct sd_lb_stats sds;
5184
5185         init_sd_lb_stats(&sds);
5186
5187         /*
5188          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5189          * this level.
5190          */
5191         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5192         local = &sds.local_stat;
5193         busiest = &sds.busiest_stat;
5194
5195         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5196             check_asym_packing(env, &sds))
5197                 return sds.busiest;
5198
5199         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5200         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5201                 goto out_balanced;
5202
5203         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5204
5205         /*
5206          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5207          * work because they assume all things are equal, which typically
5208          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5209          */
5210         if (busiest->group_imb)
5211                 goto force_balance;
5212
5213         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5214         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5215             !busiest->group_has_capacity)
5216                 goto force_balance;
5217
5218         /*
5219          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5220          * don't try and pull any tasks.
5221          */
5222         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5223                 goto out_balanced;
5224
5225         /*
5226          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5227          * average load.
5228          */
5229         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5230                 goto out_balanced;
5231
5232         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5233                 /*
5234                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5235                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5236                  * there is no imbalance between this and busiest group
5237                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5238                  */
5239                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5240                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5241                         goto out_balanced;
5242         } else {
5243                 /*
5244                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5245                  * imbalance_pct to be conservative.
5246                  */
5247                 if (100 * busiest->avg_load <=
5248                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5249                         goto out_balanced;
5250         }
5251
5252 force_balance:
5253         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5254         calculate_imbalance(env, &sds);
5255         return sds.busiest;
5256
5257 out_balanced:
5258         env->imbalance = 0;
5259         return NULL;
5260 }
5261
5262 /*
5263  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5264  */
5265 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5266                                      struct sched_group *group)
5267 {
5268         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5269         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5270         int i;
5271
5272         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5273                 unsigned long power = power_of(i);
5274                 unsigned long capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power,
5275                                                            SCHED_POWER_SCALE);
5276                 unsigned long wl;
5277
5278                 if (!capacity)
5279                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5280
5281                 rq = cpu_rq(i);
5282                 wl = weighted_cpuload(i);
5283
5284                 /*
5285                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
5286                  * which is not scaled with the cpu power.
5287                  */
5288                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
5289                         continue;
5290
5291                 /*
5292                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
5293                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
5294                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
5295                  * running at a lower capacity.
5296                  *
5297                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
5298                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
5299                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
5300                  * previous maximum.
5301                  */
5302                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
5303                         busiest_load = wl;
5304                         busiest_power = power;
5305                         busiest = rq;
5306                 }
5307         }
5308
5309         return busiest;
5310 }
5311
5312 /*
5313  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
5314  * so long as it is large enough.
5315  */
5316 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
5317
5318 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
5319 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5320
5321 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
5322 {
5323         struct sched_domain *sd = env->sd;
5324
5325         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
5326
5327                 /*
5328                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
5329                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
5330                  * lowest numbered CPUs.
5331                  */
5332                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
5333                         return 1;
5334         }
5335
5336         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
5337 }
5338
5339 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
5340
5341 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
5342 {
5343         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5344         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
5345         int cpu, balance_cpu = -1;
5346
5347         /*
5348          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
5349          * to do the newly idle load balance.
5350          */
5351         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5352                 return 1;
5353
5354         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
5355         sg_mask = sched_group_mask(sg);
5356         /* Try to find first idle cpu */
5357         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
5358                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
5359                         continue;
5360
5361                 balance_cpu = cpu;
5362                 break;
5363         }
5364
5365         if (balance_cpu == -1)
5366                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
5367
5368         /*
5369          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
5370          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
5371          */
5372         return balance_cpu == env->dst_cpu;
5373 }
5374
5375 /*
5376  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
5377  * tasks if there is an imbalance.
5378  */
5379 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
5380                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
5381                         int *continue_balancing)
5382 {
5383         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
5384         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
5385         struct sched_group *group;
5386         struct rq *busiest;
5387         unsigned long flags;
5388         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
5389
5390         struct lb_env env = {
5391                 .sd             = sd,
5392                 .dst_cpu        = this_cpu,
5393                 .dst_rq         = this_rq,
5394                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
5395                 .idle           = idle,
5396                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
5397                 .cpus           = cpus,
5398         };
5399
5400         /*
5401          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
5402          * other cpus in our group
5403          */
5404         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5405                 env.dst_grpmask = NULL;
5406
5407         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
5408
5409         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
5410
5411 redo:
5412         if (!should_we_balance(&env)) {
5413                 *continue_balancing = 0;
5414                 goto out_balanced;
5415         }
5416
5417         group = find_busiest_group(&env);
5418         if (!group) {
5419                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
5420                 goto out_balanced;
5421         }
5422
5423         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
5424         if (!busiest) {
5425                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
5426                 goto out_balanced;
5427         }
5428
5429         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
5430
5431         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
5432
5433         ld_moved = 0;
5434         if (busiest->nr_running > 1) {
5435                 /*
5436                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
5437                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
5438                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
5439                  * correctly treated as an imbalance.
5440                  */
5441                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5442                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
5443                 env.src_rq    = busiest;
5444                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
5445
5446 more_balance:
5447                 local_irq_save(flags);
5448                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
5449
5450                 /*
5451                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
5452                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
5453                  */
5454                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
5455                 ld_moved += cur_ld_moved;
5456                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
5457                 local_irq_restore(flags);
5458
5459                 /*
5460                  * some other cpu did the load balance for us.
5461                  */
5462                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
5463                         resched_cpu(env.dst_cpu);
5464
5465                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
5466                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
5467                         goto more_balance;
5468                 }
5469
5470                 /*
5471                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
5472                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
5473                  * where they can run. The upper limit on how many times we
5474                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
5475                  * sched_group.
5476                  *
5477                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
5478                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
5479                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
5480                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
5481                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
5482                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
5483                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
5484                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
5485                  * This however should not happen so much in practice and
5486                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
5487                  * excess load moved.
5488                  */
5489                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5490
5491                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5492                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
5493
5494                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
5495                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
5496                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
5497                         env.loop         = 0;
5498                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
5499
5500                         /*
5501                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
5502                          * need to continue with same src_cpu.
5503                          */
5504                         goto more_balance;
5505                 }
5506
5507                 /*
5508                  * We failed to reach balance because of affinity.
5509                  */
5510                 if (sd_parent) {
5511                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
5512
5513                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5514                                 *group_imbalance = 1;
5515                         } else if (*group_imbalance)
5516                                 *group_imbalance = 0;
5517                 }
5518
5519                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
5520                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
5521                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
5522                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
5523                                 env.loop = 0;
5524                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
5525                                 goto redo;
5526                         }
5527                         goto out_balanced;
5528                 }
5529         }
5530
5531         if (!ld_moved) {
5532                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
5533                 /*
5534                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
5535                  * We do not want newidle balance, which can be very
5536                  * frequent, pollute the failure counter causing
5537                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
5538                  */
5539                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
5540                         sd->nr_balance_failed++;
5541
5542                 if (need_active_balance(&env)) {
5543                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
5544
5545                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
5546                          * if the curr task on busiest cpu can't be
5547                          * moved to this_cpu
5548                          */
5549                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
5550                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
5551                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
5552                                                             flags);
5553                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5554                                 goto out_one_pinned;
5555                         }
5556
5557                         /*
5558                          * ->active_balance synchronizes accesses to
5559                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
5560                          * only after active load balance is finished.
5561                          */
5562                         if (!busiest->active_balance) {
5563                                 busiest->active_balance = 1;
5564                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
5565                                 active_balance = 1;
5566                         }
5567                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
5568
5569                         if (active_balance) {
5570                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
5571                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
5572                                         &busiest->active_balance_work);
5573                         }
5574
5575                         /*
5576                          * We've kicked active balancing, reset the failure
5577                          * counter.
5578                          */
5579                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
5580                 }
5581         } else
5582                 sd->nr_balance_failed = 0;
5583
5584         if (likely(!active_balance)) {
5585                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
5586                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
5587         } else {
5588                 /*
5589                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
5590                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
5591                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
5592                  * move_tasks).
5593                  */
5594                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
5595                         sd->balance_interval *= 2;
5596         }
5597
5598         goto out;
5599
5600 out_balanced:
5601         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
5602
5603         sd->nr_balance_failed = 0;
5604
5605 out_one_pinned:
5606         /* tune up the balancing interval */
5607         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
5608                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
5609                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
5610                 sd->balance_interval *= 2;
5611
5612         ld_moved = 0;
5613 out:
5614         return ld_moved;
5615 }
5616
5617 /*
5618  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
5619  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
5620  */
5621 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
5622 {
5623         struct sched_domain *sd;
5624         int pulled_task = 0;
5625         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
5626         u64 curr_cost = 0;
5627
5628         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
5629
5630         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
5631                 return;
5632
5633         /*
5634          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
5635          */
5636         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5637
5638         update_blocked_averages(this_cpu);
5639         rcu_read_lock();
5640         for_each_domain(this_cpu, sd) {
5641                 unsigned long interval;
5642                 int continue_balancing = 1;
5643                 u64 t0, domain_cost;
5644
5645                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5646                         continue;
5647
5648                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
5649                         break;
5650
5651                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
5652                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
5653
5654                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
5655                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
5656                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
5657                                                    &continue_balancing);
5658
5659                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
5660                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
5661                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
5662
5663                         curr_cost += domain_cost;
5664                 }
5665
5666                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5667                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
5668                         next_balance = sd->last_balance + interval;
5669                 if (pulled_task) {
5670                         this_rq->idle_stamp = 0;
5671                         break;
5672                 }
5673         }
5674         rcu_read_unlock();
5675
5676         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5677
5678         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
5679                 /*
5680                  * We are going idle. next_balance may be set based on
5681                  * a busy processor. So reset next_balance.
5682                  */
5683                 this_rq->next_balance = next_balance;
5684         }
5685
5686         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
5687                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
5688 }
5689
5690 /*
5691  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
5692  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
5693  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
5694  * avoids physical / logical imbalances.
5695  */
5696 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
5697 {
5698         struct rq *busiest_rq = data;
5699         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
5700         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
5701         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
5702         struct sched_domain *sd;
5703
5704         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
5705
5706         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
5707         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
5708                      !busiest_rq->active_balance))
5709                 goto out_unlock;
5710
5711         /* Is there any task to move? */
5712         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
5713                 goto out_unlock;
5714
5715         /*
5716          * This condition is "impossible", if it occurs
5717          * we need to fix it. Originally reported by
5718          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
5719          */
5720         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
5721
5722         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
5723         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
5724
5725         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
5726         rcu_read_lock();
5727         for_each_domain(target_cpu, sd) {
5728                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
5729                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
5730                                 break;
5731         }
5732
5733         if (likely(sd)) {
5734                 struct lb_env env = {
5735                         .sd             = sd,
5736                         .dst_cpu        = target_cpu,
5737                         .dst_rq         = target_rq,
5738                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
5739                         .src_rq         = busiest_rq,
5740                         .idle           = CPU_IDLE,
5741                 };
5742
5743                 schedstat_inc(sd, alb_count);
5744
5745                 if (move_one_task(&env))
5746                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
5747                 else
5748                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
5749         }
5750         rcu_read_unlock();
5751         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
5752 out_unlock:
5753         busiest_rq->active_balance = 0;
5754         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
5755         return 0;
5756 }
5757
5758 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5759 /*
5760  * idle load balancing details
5761  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
5762  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
5763  *   load balancing for all the idle CPUs.
5764  */
5765 static struct {
5766         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5767         atomic_t nr_cpus;
5768         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5769 } nohz ____cacheline_aligned;
5770
5771 static inline int find_new_ilb(int call_cpu)
5772 {
5773         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
5774
5775         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
5776                 return ilb;
5777
5778         return nr_cpu_ids;
5779 }
5780
5781 /*
5782  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
5783  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
5784  * CPU (if there is one).
5785  */
5786 static void nohz_balancer_kick(int cpu)
5787 {
5788         int ilb_cpu;
5789
5790         nohz.next_balance++;
5791
5792         ilb_cpu = find_new_ilb(cpu);
5793
5794         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
5795                 return;
5796
5797         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
5798                 return;
5799         /*
5800          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
5801          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
5802          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
5803          * will be run before returning from the IPI.
5804          */
5805         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
5806         return;
5807 }
5808
5809 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
5810 {
5811         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
5812                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5813                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
5814                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5815         }
5816 }
5817
5818 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
5819 {
5820         struct sched_domain *sd;
5821
5822         rcu_read_lock();
5823         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5824
5825         if (!sd || !sd->nohz_idle)
5826                 goto unlock;
5827         sd->nohz_idle = 0;
5828
5829         for (; sd; sd = sd->parent)
5830                 atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5831 unlock:
5832         rcu_read_unlock();
5833 }
5834
5835 void set_cpu_sd_state_idle(void)
5836 {
5837         struct sched_domain *sd;
5838
5839         rcu_read_lock();
5840         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5841
5842         if (!sd || sd->nohz_idle)
5843                 goto unlock;
5844         sd->nohz_idle = 1;
5845
5846         for (; sd; sd = sd->parent)
5847                 atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5848 unlock:
5849         rcu_read_unlock();
5850 }
5851
5852 /*
5853  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
5854  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
5855  */
5856 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
5857 {
5858         /*
5859          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
5860          */
5861         if (!cpu_active(cpu))
5862                 return;
5863
5864         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
5865                 return;
5866
5867         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5868         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
5869         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5870 }
5871
5872 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
5873                                         unsigned long action, void *hcpu)
5874 {
5875         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
5876         case CPU_DYING:
5877                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
5878                 return NOTIFY_OK;
5879         default:
5880                 return NOTIFY_DONE;
5881         }
5882 }
5883 #endif
5884
5885 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
5886
5887 /*
5888  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
5889  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
5890  */
5891 void update_max_interval(void)
5892 {
5893         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
5894 }
5895
5896 /*
5897  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
5898  * and initiates a balancing operation if so.
5899  *
5900  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
5901  */
5902 static void rebalance_domains(int cpu, enum cpu_idle_type idle)
5903 {
5904         int continue_balancing = 1;
5905         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5906         unsigned long interval;
5907         struct sched_domain *sd;
5908         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
5909         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
5910         int update_next_balance = 0;
5911         int need_serialize, need_decay = 0;
5912         u64 max_cost = 0;
5913
5914         update_blocked_averages(cpu);
5915
5916         rcu_read_lock();
5917         for_each_domain(cpu, sd) {
5918                 /*
5919                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
5920                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
5921                  */
5922                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
5923                         sd->max_newidle_lb_cost =
5924                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
5925                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
5926                         need_decay = 1;
5927                 }
5928                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
5929
5930                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5931                         continue;
5932
5933                 /*
5934                  * Stop the load balance at this level. There is another
5935                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
5936                  * actively.
5937                  */
5938                 if (!continue_balancing) {
5939                         if (need_decay)
5940                                 continue;
5941                         break;
5942                 }
5943
5944                 interval = sd->balance_interval;
5945                 if (idle != CPU_IDLE)
5946                         interval *= sd->busy_factor;
5947
5948                 /* scale ms to jiffies */
5949                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
5950                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5951
5952                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
5953
5954                 if (need_serialize) {
5955                         if (!spin_trylock(&balancing))
5956                                 goto out;
5957                 }
5958
5959                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
5960                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
5961                                 /*
5962                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
5963                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
5964                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
5965                                  */
5966                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
5967                         }
5968                         sd->last_balance = jiffies;
5969                 }
5970                 if (need_serialize)
5971                         spin_unlock(&balancing);
5972 out:
5973                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
5974                         next_balance = sd->last_balance + interval;
5975                         update_next_balance = 1;
5976                 }
5977         }
5978         if (need_decay) {
5979                 /*
5980                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
5981                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
5982                  */
5983                 rq->max_idle_balance_cost =
5984                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
5985         }
5986         rcu_read_unlock();
5987
5988         /*
5989          * next_balance will be updated only when there is a need.
5990          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
5991          * updated.
5992          */
5993         if (likely(update_next_balance))
5994                 rq->next_balance = next_balance;
5995 }
5996
5997 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5998 /*
5999  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6000  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6001  */
6002 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle)
6003 {
6004         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6005         struct rq *rq;
6006         int balance_cpu;
6007
6008         if (idle != CPU_IDLE ||
6009             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6010                 goto end;
6011
6012         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6013                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6014                         continue;
6015
6016                 /*
6017                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6018                  * work being done for other cpus. Next load
6019                  * balancing owner will pick it up.
6020                  */
6021                 if (need_resched())
6022                         break;
6023
6024                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6025
6026                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6027                 update_rq_clock(rq);
6028                 update_idle_cpu_load(rq);
6029                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6030
6031                 rebalance_domains(balance_cpu, CPU_IDLE);
6032
6033                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6034                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6035         }
6036         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6037 end:
6038         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6039 }
6040
6041 /*
6042  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6043  * of an idle cpu is the system.
6044  *   - This rq has more than one task.
6045  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6046  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6047  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6048  *     domain span are idle.
6049  */
6050 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq, int cpu)
6051 {
6052         unsigned long now = jiffies;
6053         struct sched_domain *sd;
6054
6055         if (unlikely(idle_cpu(cpu)))
6056                 return 0;
6057
6058        /*
6059         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6060         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6061         */
6062         set_cpu_sd_state_busy();
6063         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6064
6065         /*
6066          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6067          * balancing.
6068          */
6069         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6070                 return 0;
6071
6072         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6073                 return 0;
6074
6075         if (rq->nr_running >= 2)
6076                 goto need_kick;
6077
6078         rcu_read_lock();
6079         for_each_domain(cpu, sd) {
6080                 struct sched_group *sg = sd->groups;
6081                 struct sched_group_power *sgp = sg->sgp;
6082                 int nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6083
6084                 if (sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES && nr_busy > 1)
6085                         goto need_kick_unlock;
6086
6087                 if (sd->flags & SD_ASYM_PACKING && nr_busy != sg->group_weight
6088                     && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6089                                           sched_domain_span(sd)) < cpu))
6090                         goto need_kick_unlock;
6091
6092                 if (!(sd->flags & (SD_SHARE_PKG_RESOURCES | SD_ASYM_PACKING)))
6093                         break;
6094         }
6095         rcu_read_unlock();
6096         return 0;
6097
6098 need_kick_unlock:
6099         rcu_read_unlock();
6100 need_kick:
6101         return 1;
6102 }
6103 #else
6104 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle) { }
6105 #endif
6106
6107 /*
6108  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6109  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6110  */
6111 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6112 {
6113         int this_cpu = smp_processor_id();
6114         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6115         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6116                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6117
6118         rebalance_domains(this_cpu, idle);
6119
6120         /*
6121          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6122          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6123          * stopped.
6124          */
6125         nohz_idle_balance(this_cpu, idle);
6126 }
6127
6128 static inline int on_null_domain(int cpu)
6129 {
6130         return !rcu_dereference_sched(cpu_rq(cpu)->sd);
6131 }
6132
6133 /*
6134  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6135  */
6136 void trigger_load_balance(struct rq *rq, int cpu)
6137 {
6138         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6139         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance) &&
6140             likely(!on_null_domain(cpu)))
6141                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6142 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6143         if (nohz_kick_needed(rq, cpu) && likely(!on_null_domain(cpu)))
6144                 nohz_balancer_kick(cpu);
6145 #endif
6146 }
6147
6148 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6149 {
6150         update_sysctl();
6151 }
6152
6153 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6154 {
6155         update_sysctl();
6156
6157         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6158         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6159 }
6160
6161 #endif /* CONFIG_SMP */
6162
6163 /*
6164  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6165  */
6166 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6167 {
6168         struct cfs_rq *cfs_rq;
6169         struct sched_entity *se = &curr->se;
6170
6171         for_each_sched_entity(se) {
6172                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6173                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6174         }
6175
6176         if (numabalancing_enabled)
6177                 task_tick_numa(rq, curr);
6178
6179         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6180 }
6181
6182 /*
6183  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6184  *  - child not yet on the tasklist
6185  *  - preemption disabled
6186  */
6187 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6188 {
6189         struct cfs_rq *cfs_rq;
6190         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6191         int this_cpu = smp_processor_id();
6192         struct rq *rq = this_rq();
6193         unsigned long flags;
6194
6195         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6196
6197         update_rq_clock(rq);
6198
6199         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6200         curr = cfs_rq->curr;
6201
6202         /*
6203          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6204          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6205          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6206          * of child point to valid ones.
6207          */
6208         rcu_read_lock();
6209         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6210         rcu_read_unlock();
6211
6212         update_curr(cfs_rq);
6213
6214         if (curr)
6215                 se->vruntime = curr->vruntime;
6216         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6217
6218         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6219                 /*
6220                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6221                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6222                  */
6223                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6224                 resched_task(rq->curr);
6225         }
6226
6227         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6228
6229         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6230 }
6231
6232 /*
6233  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6234  * the current task.
6235  */
6236 static void
6237 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6238 {
6239         if (!p->se.on_rq)
6240                 return;
6241
6242         /*
6243          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6244          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6245          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6246          */
6247         if (rq->curr == p) {
6248                 if (p->prio > oldprio)
6249                         resched_task(rq->curr);
6250         } else
6251                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6252 }
6253
6254 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6255 {
6256         struct sched_entity *se = &p->se;
6257         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6258
6259         /*
6260          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
6261          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
6262          * do the right thing.
6263          *
6264          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
6265          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
6266          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
6267          */
6268         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
6269                 /*
6270                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
6271                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
6272                  */
6273                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
6274                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6275         }
6276
6277 #ifdef CONFIG_SMP
6278         /*
6279         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
6280         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
6281         * switch back.
6282         */
6283         if (se->avg.decay_count) {
6284                 __synchronize_entity_decay(se);
6285                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
6286         }
6287 #endif
6288 }
6289
6290 /*
6291  * We switched to the sched_fair class.
6292  */
6293 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6294 {
6295         if (!p->se.on_rq)
6296                 return;
6297
6298         /*
6299          * We were most likely switched from sched_rt, so
6300          * kick off the schedule if running, otherwise just see
6301          * if we can still preempt the current task.
6302          */
6303         if (rq->curr == p)
6304                 resched_task(rq->curr);
6305         else
6306                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6307 }
6308
6309 /* Account for a task changing its policy or group.
6310  *
6311  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
6312  * migrates between groups/classes.
6313  */
6314 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
6315 {
6316         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
6317
6318         for_each_sched_entity(se) {
6319                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6320
6321                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6322                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
6323                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6324         }
6325 }
6326
6327 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6328 {
6329         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
6330         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
6331 #ifndef CONFIG_64BIT
6332         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
6333 #endif
6334 #ifdef CONFIG_SMP
6335         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
6336         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
6337 #endif
6338 }
6339
6340 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6341 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
6342 {
6343         struct cfs_rq *cfs_rq;
6344         /*
6345          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
6346          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
6347          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
6348          * bonus in place_entity()).
6349          *
6350          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
6351          * ->vruntime to a relative base.
6352          *
6353          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
6354          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
6355          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
6356          */
6357         /*
6358          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
6359          * But there are some cases where it has already been normalized:
6360          *
6361          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
6362          *   wake_up_new_task().
6363          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
6364          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
6365          *
6366          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
6367          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
6368          */
6369         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
6370                 on_rq = 1;
6371
6372         if (!on_rq)
6373                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
6374         set_task_rq(p, task_cpu(p));
6375         if (!on_rq) {
6376                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
6377                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
6378 #ifdef CONFIG_SMP
6379                 /*
6380                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
6381                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
6382                  * decay.
6383                  */
6384                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
6385                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
6386 #endif
6387         }
6388 }
6389
6390 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
6391 {
6392         int i;
6393
6394         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6395
6396         for_each_possible_cpu(i) {
6397                 if (tg->cfs_rq)
6398                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
6399                 if (tg->se)
6400                         kfree(tg->se[i]);
6401         }
6402
6403         kfree(tg->cfs_rq);
6404         kfree(tg->se);
6405 }
6406
6407 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6408 {
6409         struct cfs_rq *cfs_rq;
6410         struct sched_entity *se;
6411         int i;
6412
6413         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6414         if (!tg->cfs_rq)
6415                 goto err;
6416         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6417         if (!tg->se)
6418                 goto err;
6419
6420         tg->shares = NICE_0_LOAD;
6421
6422         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6423
6424         for_each_possible_cpu(i) {
6425                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
6426                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6427                 if (!cfs_rq)
6428                         goto err;
6429
6430                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
6431                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6432                 if (!se)
6433                         goto err_free_rq;
6434
6435                 init_cfs_rq(cfs_rq);
6436                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
6437         }
6438
6439         return 1;
6440
6441 err_free_rq:
6442         kfree(cfs_rq);
6443 err:
6444         return 0;
6445 }
6446
6447 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
6448 {
6449         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6450         unsigned long flags;
6451
6452         /*
6453         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
6454         * check on_list without danger of it being re-added.
6455         */
6456         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
6457                 return;
6458
6459         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6460         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
6461         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6462 }
6463
6464 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
6465                         struct sched_entity *se, int cpu,
6466                         struct sched_entity *parent)
6467 {
6468         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6469
6470         cfs_rq->tg = tg;
6471         cfs_rq->rq = rq;
6472         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6473
6474         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
6475         tg->se[cpu] = se;
6476
6477         /* se could be NULL for root_task_group */
6478         if (!se)
6479                 return;
6480
6481         if (!parent)
6482                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
6483         else
6484                 se->cfs_rq = parent->my_q;
6485
6486         se->my_q = cfs_rq;
6487         update_load_set(&se->load, 0);
6488         se->parent = parent;
6489 }
6490
6491 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
6492
6493 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
6494 {
6495         int i;
6496         unsigned long flags;
6497
6498         /*
6499          * We can't change the weight of the root cgroup.
6500          */
6501         if (!tg->se[0])
6502                 return -EINVAL;
6503
6504         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
6505
6506         mutex_lock(&shares_mutex);
6507         if (tg->shares == shares)
6508                 goto done;
6509
6510         tg->shares = shares;
6511         for_each_possible_cpu(i) {
6512                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6513                 struct sched_entity *se;
6514
6515                 se = tg->se[i];
6516                 /* Propagate contribution to hierarchy */
6517                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6518
6519                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
6520                 update_rq_clock(rq);
6521                 for_each_sched_entity(se)
6522                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
6523                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6524         }
6525
6526 done:
6527         mutex_unlock(&shares_mutex);
6528         return 0;
6529 }
6530 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6531
6532 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
6533
6534 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6535 {
6536         return 1;
6537 }
6538
6539 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
6540
6541 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6542
6543
6544 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
6545 {
6546         struct sched_entity *se = &task->se;
6547         unsigned int rr_interval = 0;
6548
6549         /*
6550          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
6551          * idle runqueue:
6552          */
6553         if (rq->cfs.load.weight)
6554                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
6555
6556         return rr_interval;
6557 }
6558
6559 /*
6560  * All the scheduling class methods:
6561  */
6562 const struct sched_class fair_sched_class = {
6563         .next                   = &idle_sched_class,
6564         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
6565         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
6566         .yield_task             = yield_task_fair,
6567         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
6568
6569         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
6570
6571         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
6572         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
6573
6574 #ifdef CONFIG_SMP
6575         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
6576         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
6577
6578         .rq_online              = rq_online_fair,
6579         .rq_offline             = rq_offline_fair,
6580
6581         .task_waking            = task_waking_fair,
6582 #endif
6583
6584         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
6585         .task_tick              = task_tick_fair,
6586         .task_fork              = task_fork_fair,
6587
6588         .prio_changed           = prio_changed_fair,
6589         .switched_from          = switched_from_fair,
6590         .switched_to            = switched_to_fair,
6591
6592         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
6593
6594 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6595         .task_move_group        = task_move_group_fair,
6596 #endif
6597 };
6598
6599 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6600 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
6601 {
6602         struct cfs_rq *cfs_rq;
6603
6604         rcu_read_lock();
6605         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
6606                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
6607         rcu_read_unlock();
6608 }
6609 #endif
6610
6611 __init void init_sched_fair_class(void)
6612 {
6613 #ifdef CONFIG_SMP
6614         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
6615
6616 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6617         nohz.next_balance = jiffies;
6618         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
6619         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
6620 #endif
6621 #endif /* SMP */
6622
6623 }