sched/fair: Optimize update_blocked_averages()
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97
98 /*
99  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
100  * util * margin < capacity * 1024
101  *
102  * (default: ~20%)
103  */
104 static unsigned int capacity_margin                     = 1280;
105 #endif
106
107 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
108 /*
109  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
110  * each time a cfs_rq requests quota.
111  *
112  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
113  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
114  * we will always only issue the remaining available time.
115  *
116  * (default: 5 msec, units: microseconds)
117  */
118 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
119 #endif
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
252 {
253         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
254         return container_of(se, struct task_struct, se);
255 }
256
257 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
258 #define for_each_sched_entity(se) \
259                 for (; se; se = se->parent)
260
261 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
262 {
263         return p->se.cfs_rq;
264 }
265
266 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
267 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
268 {
269         return se->cfs_rq;
270 }
271
272 /* runqueue "owned" by this group */
273 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
274 {
275         return grp->my_q;
276 }
277
278 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
279 {
280         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
281         int cpu = cpu_of(rq);
282
283         if (cfs_rq->on_list)
284                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
285
286         cfs_rq->on_list = 1;
287
288         /*
289          * Ensure we either appear before our parent (if already
290          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
291          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
292          * reduces this to two cases and a special case for the root
293          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
294          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
295          * to a tree or when we reach the top of the tree
296          */
297         if (cfs_rq->tg->parent &&
298             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
299                 /*
300                  * If parent is already on the list, we add the child
301                  * just before. Thanks to circular linked property of
302                  * the list, this means to put the child at the tail
303                  * of the list that starts by parent.
304                  */
305                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
306                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
307                 /*
308                  * The branch is now connected to its tree so we can
309                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
310                  * list.
311                  */
312                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
313                 return true;
314         }
315
316         if (!cfs_rq->tg->parent) {
317                 /*
318                  * cfs rq without parent should be put
319                  * at the tail of the list.
320                  */
321                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
322                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
323                 /*
324                  * We have reach the top of a tree so we can reset
325                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
326                  */
327                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
328                 return true;
329         }
330
331         /*
332          * The parent has not already been added so we want to
333          * make sure that it will be put after us.
334          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
335          * where we will add parent.
336          */
337         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
338         /*
339          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
340          * of the branch
341          */
342         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
343         return false;
344 }
345
346 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
347 {
348         if (cfs_rq->on_list) {
349                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
350
351                 /*
352                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
353                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
354                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
355                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
356                  * at the end of the enqueue.
357                  */
358                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
359                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
360
361                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
362                 cfs_rq->on_list = 0;
363         }
364 }
365
366 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
367 {
368         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
369 }
370
371 /* Iterate through all cfs_rq's on a runqueue in bottom-up order */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
373         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
374
375 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
376 static inline struct cfs_rq *
377 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
378 {
379         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
380                 return se->cfs_rq;
381
382         return NULL;
383 }
384
385 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
386 {
387         return se->parent;
388 }
389
390 static void
391 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
392 {
393         int se_depth, pse_depth;
394
395         /*
396          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
397          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
398          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
399          * parent.
400          */
401
402         /* First walk up until both entities are at same depth */
403         se_depth = (*se)->depth;
404         pse_depth = (*pse)->depth;
405
406         while (se_depth > pse_depth) {
407                 se_depth--;
408                 *se = parent_entity(*se);
409         }
410
411         while (pse_depth > se_depth) {
412                 pse_depth--;
413                 *pse = parent_entity(*pse);
414         }
415
416         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
417                 *se = parent_entity(*se);
418                 *pse = parent_entity(*pse);
419         }
420 }
421
422 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
423
424 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
425 {
426         return container_of(se, struct task_struct, se);
427 }
428
429 #define for_each_sched_entity(se) \
430                 for (; se; se = NULL)
431
432 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
433 {
434         return &task_rq(p)->cfs;
435 }
436
437 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
438 {
439         struct task_struct *p = task_of(se);
440         struct rq *rq = task_rq(p);
441
442         return &rq->cfs;
443 }
444
445 /* runqueue "owned" by this group */
446 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
447 {
448         return NULL;
449 }
450
451 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
452 {
453         return true;
454 }
455
456 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
457 {
458 }
459
460 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
461 {
462 }
463
464 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq)        \
465                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
466
467 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
468 {
469         return NULL;
470 }
471
472 static inline void
473 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
474 {
475 }
476
477 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
478
479 static __always_inline
480 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
481
482 /**************************************************************
483  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
484  */
485
486 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
487 {
488         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
489         if (delta > 0)
490                 max_vruntime = vruntime;
491
492         return max_vruntime;
493 }
494
495 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
496 {
497         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
498         if (delta < 0)
499                 min_vruntime = vruntime;
500
501         return min_vruntime;
502 }
503
504 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
505                                 struct sched_entity *b)
506 {
507         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
508 }
509
510 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
511 {
512         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
513         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
514
515         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
516
517         if (curr) {
518                 if (curr->on_rq)
519                         vruntime = curr->vruntime;
520                 else
521                         curr = NULL;
522         }
523
524         if (leftmost) { /* non-empty tree */
525                 struct sched_entity *se;
526                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
527
528                 if (!curr)
529                         vruntime = se->vruntime;
530                 else
531                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
532         }
533
534         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
535         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
536 #ifndef CONFIG_64BIT
537         smp_wmb();
538         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
539 #endif
540 }
541
542 /*
543  * Enqueue an entity into the rb-tree:
544  */
545 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
548         struct rb_node *parent = NULL;
549         struct sched_entity *entry;
550         bool leftmost = true;
551
552         /*
553          * Find the right place in the rbtree:
554          */
555         while (*link) {
556                 parent = *link;
557                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
558                 /*
559                  * We dont care about collisions. Nodes with
560                  * the same key stay together.
561                  */
562                 if (entity_before(se, entry)) {
563                         link = &parent->rb_left;
564                 } else {
565                         link = &parent->rb_right;
566                         leftmost = false;
567                 }
568         }
569
570         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
571         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
572                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
573 }
574
575 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
576 {
577         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
578 }
579
580 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
581 {
582         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
583
584         if (!left)
585                 return NULL;
586
587         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
588 }
589
590 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
591 {
592         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
593
594         if (!next)
595                 return NULL;
596
597         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
598 }
599
600 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
601 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
602 {
603         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
604
605         if (!last)
606                 return NULL;
607
608         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
609 }
610
611 /**************************************************************
612  * Scheduling class statistics methods:
613  */
614
615 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
616                 void __user *buffer, size_t *lenp,
617                 loff_t *ppos)
618 {
619         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
620         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
621
622         if (ret || !write)
623                 return ret;
624
625         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
626                                         sysctl_sched_min_granularity);
627
628 #define WRT_SYSCTL(name) \
629         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
630         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
631         WRT_SYSCTL(sched_latency);
632         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
633 #undef WRT_SYSCTL
634
635         return 0;
636 }
637 #endif
638
639 /*
640  * delta /= w
641  */
642 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
643 {
644         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
645                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
646
647         return delta;
648 }
649
650 /*
651  * The idea is to set a period in which each task runs once.
652  *
653  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
654  * this period because otherwise the slices get too small.
655  *
656  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
657  */
658 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
659 {
660         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
661                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
662         else
663                 return sysctl_sched_latency;
664 }
665
666 /*
667  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
668  * proportional to the weight.
669  *
670  * s = p*P[w/rw]
671  */
672 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
673 {
674         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
675
676         for_each_sched_entity(se) {
677                 struct load_weight *load;
678                 struct load_weight lw;
679
680                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
681                 load = &cfs_rq->load;
682
683                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
684                         lw = cfs_rq->load;
685
686                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
687                         load = &lw;
688                 }
689                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
690         }
691         return slice;
692 }
693
694 /*
695  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
696  *
697  * vs = s/w
698  */
699 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
700 {
701         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
702 }
703
704 #include "pelt.h"
705 #ifdef CONFIG_SMP
706
707 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
708 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
709 static unsigned long capacity_of(int cpu);
710
711 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
712 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
713 {
714         struct sched_avg *sa = &se->avg;
715
716         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
717
718         /*
719          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
720          * they get a chance to stabilize to their real load level.
721          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
722          * nothing has been attached to the task group yet.
723          */
724         if (entity_is_task(se))
725                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
726
727         se->runnable_weight = se->load.weight;
728
729         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
730 }
731
732 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
733 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
734
735 /*
736  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
737  * based on the cfs_rq's current util_avg:
738  *
739  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
740  *
741  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
742  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
743  * as when the series is a harmonic series.
744  *
745  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
746  * only 1/2 of the left utilization budget:
747  *
748  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
749  *
750  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
751  *
752  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
753  * the beginning would be like:
754  *
755  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
756  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
757  *
758  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
759  * if util_avg > util_avg_cap.
760  */
761 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
762 {
763         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
764         struct sched_avg *sa = &se->avg;
765         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
766         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
767
768         if (cap > 0) {
769                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
770                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
771                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
772
773                         if (sa->util_avg > cap)
774                                 sa->util_avg = cap;
775                 } else {
776                         sa->util_avg = cap;
777                 }
778         }
779
780         if (entity_is_task(se)) {
781                 struct task_struct *p = task_of(se);
782                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
783                         /*
784                          * For !fair tasks do:
785                          *
786                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
787                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
788                         switched_from_fair(rq, p);
789                          *
790                          * such that the next switched_to_fair() has the
791                          * expected state.
792                          */
793                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
794                         return;
795                 }
796         }
797
798         attach_entity_cfs_rq(se);
799 }
800
801 #else /* !CONFIG_SMP */
802 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
803 {
804 }
805 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
806 {
807 }
808 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
809 {
810 }
811 #endif /* CONFIG_SMP */
812
813 /*
814  * Update the current task's runtime statistics.
815  */
816 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
817 {
818         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
819         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
820         u64 delta_exec;
821
822         if (unlikely(!curr))
823                 return;
824
825         delta_exec = now - curr->exec_start;
826         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
827                 return;
828
829         curr->exec_start = now;
830
831         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
832                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
833
834         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
835         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
836
837         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
838         update_min_vruntime(cfs_rq);
839
840         if (entity_is_task(curr)) {
841                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
842
843                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
844                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
845                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
846         }
847
848         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
849 }
850
851 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
852 {
853         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
854 }
855
856 static inline void
857 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
858 {
859         u64 wait_start, prev_wait_start;
860
861         if (!schedstat_enabled())
862                 return;
863
864         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
865         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
866
867         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
868             likely(wait_start > prev_wait_start))
869                 wait_start -= prev_wait_start;
870
871         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
872 }
873
874 static inline void
875 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
876 {
877         struct task_struct *p;
878         u64 delta;
879
880         if (!schedstat_enabled())
881                 return;
882
883         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
884
885         if (entity_is_task(se)) {
886                 p = task_of(se);
887                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
888                         /*
889                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
890                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
891                          * prior to migration.
892                          */
893                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
894                         return;
895                 }
896                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
897         }
898
899         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
900                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
901         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
902         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
903         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
904 }
905
906 static inline void
907 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
908 {
909         struct task_struct *tsk = NULL;
910         u64 sleep_start, block_start;
911
912         if (!schedstat_enabled())
913                 return;
914
915         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
916         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
917
918         if (entity_is_task(se))
919                 tsk = task_of(se);
920
921         if (sleep_start) {
922                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
923
924                 if ((s64)delta < 0)
925                         delta = 0;
926
927                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
928                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
929
930                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
931                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
932
933                 if (tsk) {
934                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
935                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
936                 }
937         }
938         if (block_start) {
939                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
940
941                 if ((s64)delta < 0)
942                         delta = 0;
943
944                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
945                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
946
947                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
948                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
949
950                 if (tsk) {
951                         if (tsk->in_iowait) {
952                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
953                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
954                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
955                         }
956
957                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
958
959                         /*
960                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
961                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
962                          * amount of time that the task spent sleeping:
963                          */
964                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
965                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
966                                                 (void *)get_wchan(tsk),
967                                                 delta >> 20);
968                         }
969                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
970                 }
971         }
972 }
973
974 /*
975  * Task is being enqueued - update stats:
976  */
977 static inline void
978 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
979 {
980         if (!schedstat_enabled())
981                 return;
982
983         /*
984          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
985          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
986          */
987         if (se != cfs_rq->curr)
988                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
989
990         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
991                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
992 }
993
994 static inline void
995 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
996 {
997
998         if (!schedstat_enabled())
999                 return;
1000
1001         /*
1002          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1003          * waiting task:
1004          */
1005         if (se != cfs_rq->curr)
1006                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1007
1008         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1009                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1010
1011                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1012                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1013                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1014                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1015                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1016                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1017         }
1018 }
1019
1020 /*
1021  * We are picking a new current task - update its stats:
1022  */
1023 static inline void
1024 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1025 {
1026         /*
1027          * We are starting a new run period:
1028          */
1029         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1030 }
1031
1032 /**************************************************
1033  * Scheduling class queueing methods:
1034  */
1035
1036 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1037 /*
1038  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1039  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1040  * numa_balancing_scan_size.
1041  */
1042 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1043 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1044
1045 /* Portion of address space to scan in MB */
1046 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1047
1048 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1049 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1050
1051 struct numa_group {
1052         refcount_t refcount;
1053
1054         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1055         int nr_tasks;
1056         pid_t gid;
1057         int active_nodes;
1058
1059         struct rcu_head rcu;
1060         unsigned long total_faults;
1061         unsigned long max_faults_cpu;
1062         /*
1063          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1064          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1065          * more by CPU use than by memory faults.
1066          */
1067         unsigned long *faults_cpu;
1068         unsigned long faults[0];
1069 };
1070
1071 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1072 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1073
1074 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1075 {
1076         unsigned long rss = 0;
1077         unsigned long nr_scan_pages;
1078
1079         /*
1080          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1081          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1082          * on resident pages
1083          */
1084         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1085         rss = get_mm_rss(p->mm);
1086         if (!rss)
1087                 rss = nr_scan_pages;
1088
1089         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1090         return rss / nr_scan_pages;
1091 }
1092
1093 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1094 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1095
1096 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1097 {
1098         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1099         unsigned int scan, floor;
1100         unsigned int windows = 1;
1101
1102         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1103                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1104         floor = 1000 / windows;
1105
1106         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1107         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1108 }
1109
1110 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1111 {
1112         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1113         unsigned long period = smin;
1114
1115         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1116         if (p->numa_group) {
1117                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1118                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1119                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1120
1121                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1122                 period *= shared + 1;
1123                 period /= private + shared + 1;
1124         }
1125
1126         return max(smin, period);
1127 }
1128
1129 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1130 {
1131         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1132         unsigned long smax;
1133
1134         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1135         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1136
1137         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1138         if (p->numa_group) {
1139                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1140                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1141                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1142                 unsigned long period = smax;
1143
1144                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1145                 period *= shared + 1;
1146                 period /= private + shared + 1;
1147
1148                 smax = max(smax, period);
1149         }
1150
1151         return max(smin, smax);
1152 }
1153
1154 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1155 {
1156         int mm_users = 0;
1157         struct mm_struct *mm = p->mm;
1158
1159         if (mm) {
1160                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1161                 if (mm_users == 1) {
1162                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1163                         mm->numa_scan_seq = 0;
1164                 }
1165         }
1166         p->node_stamp                   = 0;
1167         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1168         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1169         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1170         p->numa_faults                  = NULL;
1171         p->numa_group                   = NULL;
1172         p->last_task_numa_placement     = 0;
1173         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1174
1175         /* New address space, reset the preferred nid */
1176         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1177                 p->numa_preferred_nid = -1;
1178                 return;
1179         }
1180
1181         /*
1182          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1183          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1184          */
1185         if (mm) {
1186                 unsigned int delay;
1187
1188                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1189                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1190                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1191                 p->node_stamp = delay;
1192         }
1193 }
1194
1195 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1196 {
1197         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1198         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1199 }
1200
1201 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1202 {
1203         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1204         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1205 }
1206
1207 /* Shared or private faults. */
1208 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1209
1210 /* Memory and CPU locality */
1211 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1212
1213 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1214 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1215
1216 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1217 {
1218         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1219 }
1220
1221 /*
1222  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1223  * occupy the first half of the array. The second half of the
1224  * array is for current counters, which are averaged into the
1225  * first set by task_numa_placement.
1226  */
1227 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1228 {
1229         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1230 }
1231
1232 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1233 {
1234         if (!p->numa_faults)
1235                 return 0;
1236
1237         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1238                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1239 }
1240
1241 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1242 {
1243         if (!p->numa_group)
1244                 return 0;
1245
1246         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1247                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1248 }
1249
1250 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1251 {
1252         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1253                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1254 }
1255
1256 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1257 {
1258         unsigned long faults = 0;
1259         int node;
1260
1261         for_each_online_node(node) {
1262                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1263         }
1264
1265         return faults;
1266 }
1267
1268 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1269 {
1270         unsigned long faults = 0;
1271         int node;
1272
1273         for_each_online_node(node) {
1274                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1275         }
1276
1277         return faults;
1278 }
1279
1280 /*
1281  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1282  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1283  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1284  */
1285 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1286
1287 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1288 {
1289         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1290 }
1291
1292 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1293 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1294                                         int maxdist, bool task)
1295 {
1296         unsigned long score = 0;
1297         int node;
1298
1299         /*
1300          * All nodes are directly connected, and the same distance
1301          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1302          */
1303         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1304                 return 0;
1305
1306         /*
1307          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1308          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1309          */
1310         for_each_online_node(node) {
1311                 unsigned long faults;
1312                 int dist = node_distance(nid, node);
1313
1314                 /*
1315                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1316                  * for placement; nid was already counted.
1317                  */
1318                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1319                         continue;
1320
1321                 /*
1322                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1323                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1324                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1325                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1326                  * of each group. Skip other nodes.
1327                  */
1328                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1329                                         dist >= maxdist)
1330                         continue;
1331
1332                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1333                 if (task)
1334                         faults = task_faults(p, node);
1335                 else
1336                         faults = group_faults(p, node);
1337
1338                 /*
1339                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1340                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1341                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1342                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1343                  * The further away a node is, the less the faults count.
1344                  * This seems to result in good task placement.
1345                  */
1346                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1347                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1348                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1349                 }
1350
1351                 score += faults;
1352         }
1353
1354         return score;
1355 }
1356
1357 /*
1358  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1359  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1360  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1361  * evenly spread out between numa nodes.
1362  */
1363 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1364                                         int dist)
1365 {
1366         unsigned long faults, total_faults;
1367
1368         if (!p->numa_faults)
1369                 return 0;
1370
1371         total_faults = p->total_numa_faults;
1372
1373         if (!total_faults)
1374                 return 0;
1375
1376         faults = task_faults(p, nid);
1377         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1378
1379         return 1000 * faults / total_faults;
1380 }
1381
1382 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1383                                          int dist)
1384 {
1385         unsigned long faults, total_faults;
1386
1387         if (!p->numa_group)
1388                 return 0;
1389
1390         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1391
1392         if (!total_faults)
1393                 return 0;
1394
1395         faults = group_faults(p, nid);
1396         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1397
1398         return 1000 * faults / total_faults;
1399 }
1400
1401 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1402                                 int src_nid, int dst_cpu)
1403 {
1404         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1405         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1406         int last_cpupid, this_cpupid;
1407
1408         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1409         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1410
1411         /*
1412          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1413          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1414          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1415          * executed below.
1416          */
1417         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1418             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1419                 return true;
1420
1421         /*
1422          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1423          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1424          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1425          *
1426          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1427          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1428          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1429          *
1430          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1431          * same result twice in a row, given these samples are fully
1432          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1433          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1434          *
1435          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1436          * act on an unlikely task<->page relation.
1437          */
1438         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1439                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1440                 return false;
1441
1442         /* Always allow migrate on private faults */
1443         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1444                 return true;
1445
1446         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1447         if (!ng)
1448                 return true;
1449
1450         /*
1451          * Destination node is much more heavily used than the source
1452          * node? Allow migration.
1453          */
1454         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1455                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1456                 return true;
1457
1458         /*
1459          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1460          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1461          *
1462          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1463          * --------------- * - > ---------------
1464          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1465          */
1466         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1467                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1468 }
1469
1470 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1471 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1472 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1473
1474 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1475 struct numa_stats {
1476         unsigned long load;
1477
1478         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1479         unsigned long compute_capacity;
1480 };
1481
1482 /*
1483  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1484  */
1485 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1486 {
1487         int cpu;
1488
1489         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1490         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1491                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1492
1493                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1494                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1495         }
1496
1497 }
1498
1499 struct task_numa_env {
1500         struct task_struct *p;
1501
1502         int src_cpu, src_nid;
1503         int dst_cpu, dst_nid;
1504
1505         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1506
1507         int imbalance_pct;
1508         int dist;
1509
1510         struct task_struct *best_task;
1511         long best_imp;
1512         int best_cpu;
1513 };
1514
1515 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1516                              struct task_struct *p, long imp)
1517 {
1518         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1519
1520         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1521         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1522                 return;
1523
1524         /*
1525          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1526          * found a better CPU to move/swap.
1527          */
1528         if (env->best_cpu != -1) {
1529                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1530                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1531         }
1532
1533         if (env->best_task)
1534                 put_task_struct(env->best_task);
1535         if (p)
1536                 get_task_struct(p);
1537
1538         env->best_task = p;
1539         env->best_imp = imp;
1540         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1541 }
1542
1543 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1544                                 struct task_numa_env *env)
1545 {
1546         long imb, old_imb;
1547         long orig_src_load, orig_dst_load;
1548         long src_capacity, dst_capacity;
1549
1550         /*
1551          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1552          *
1553          * src_load        dst_load
1554          * ------------ vs ---------
1555          * src_capacity    dst_capacity
1556          */
1557         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1558         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1559
1560         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1561
1562         orig_src_load = env->src_stats.load;
1563         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1564
1565         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1566
1567         /* Would this change make things worse? */
1568         return (imb > old_imb);
1569 }
1570
1571 /*
1572  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1573  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1574  * Used to deter task migration.
1575  */
1576 #define SMALLIMP        30
1577
1578 /*
1579  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1580  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1581  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1582  * be exchanged with the source task
1583  */
1584 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1585                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1586 {
1587         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1588         struct task_struct *cur;
1589         long src_load, dst_load;
1590         long load;
1591         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1592         long moveimp = imp;
1593         int dist = env->dist;
1594
1595         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1596                 return;
1597
1598         rcu_read_lock();
1599         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1600         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1601                 cur = NULL;
1602
1603         /*
1604          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1605          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1606          */
1607         if (cur == env->p)
1608                 goto unlock;
1609
1610         if (!cur) {
1611                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1612                         goto assign;
1613                 else
1614                         goto unlock;
1615         }
1616
1617         /*
1618          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1619          * source and destination node. Calculate the total differential for
1620          * the source task and potential destination task. The more negative
1621          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1622          * be incurred if the tasks were swapped.
1623          */
1624         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1625         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1626                 goto unlock;
1627
1628         /*
1629          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1630          * in any group then look only at task weights.
1631          */
1632         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1633                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1634                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1635                 /*
1636                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1637                  * tasks within a group over tiny differences.
1638                  */
1639                 if (cur->numa_group)
1640                         imp -= imp / 16;
1641         } else {
1642                 /*
1643                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1644                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1645                  */
1646                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1647                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1648                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1649                 else
1650                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1651                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1652         }
1653
1654         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1655                 imp = moveimp;
1656                 cur = NULL;
1657                 goto assign;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1662          * task migration might only result in ping pong
1663          * of tasks and also hurt performance due to cache
1664          * misses.
1665          */
1666         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1667                 goto unlock;
1668
1669         /*
1670          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1671          */
1672         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1673         if (!load)
1674                 goto assign;
1675
1676         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1677         src_load = env->src_stats.load - load;
1678
1679         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1680                 goto unlock;
1681
1682 assign:
1683         /*
1684          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1685          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1686          */
1687         if (!cur) {
1688                 /*
1689                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1690                  * can be used from IRQ context.
1691                  */
1692                 local_irq_disable();
1693                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1694                                                    env->dst_cpu);
1695                 local_irq_enable();
1696         }
1697
1698         task_numa_assign(env, cur, imp);
1699 unlock:
1700         rcu_read_unlock();
1701 }
1702
1703 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1704                                 long taskimp, long groupimp)
1705 {
1706         long src_load, dst_load, load;
1707         bool maymove = false;
1708         int cpu;
1709
1710         load = task_h_load(env->p);
1711         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1712         src_load = env->src_stats.load - load;
1713
1714         /*
1715          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1716          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1717          */
1718         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1719
1720         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1721                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1722                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1723                         continue;
1724
1725                 env->dst_cpu = cpu;
1726                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1727         }
1728 }
1729
1730 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1731 {
1732         struct task_numa_env env = {
1733                 .p = p,
1734
1735                 .src_cpu = task_cpu(p),
1736                 .src_nid = task_node(p),
1737
1738                 .imbalance_pct = 112,
1739
1740                 .best_task = NULL,
1741                 .best_imp = 0,
1742                 .best_cpu = -1,
1743         };
1744         struct sched_domain *sd;
1745         struct rq *best_rq;
1746         unsigned long taskweight, groupweight;
1747         int nid, ret, dist;
1748         long taskimp, groupimp;
1749
1750         /*
1751          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1752          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1753          *
1754          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1755          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1756          * to satisfy here.
1757          */
1758         rcu_read_lock();
1759         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1760         if (sd)
1761                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1762         rcu_read_unlock();
1763
1764         /*
1765          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1766          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1767          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1768          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1769          */
1770         if (unlikely(!sd)) {
1771                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1772                 return -EINVAL;
1773         }
1774
1775         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1776         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1777         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1778         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1779         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1780         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1781         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1782         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1783
1784         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1785         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1786
1787         /*
1788          * Look at other nodes in these cases:
1789          * - there is no space available on the preferred_nid
1790          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1791          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1792          *   we need to check other locations.
1793          */
1794         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1795                 for_each_online_node(nid) {
1796                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1797                                 continue;
1798
1799                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1800                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1801                                                 dist != env.dist) {
1802                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1803                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1804                         }
1805
1806                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1807                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1808                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1809                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1810                                 continue;
1811
1812                         env.dist = dist;
1813                         env.dst_nid = nid;
1814                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1815                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1816                 }
1817         }
1818
1819         /*
1820          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1821          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1822          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1823          * settle down.
1824          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1825          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1826          */
1827         if (p->numa_group) {
1828                 if (env.best_cpu == -1)
1829                         nid = env.src_nid;
1830                 else
1831                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1832
1833                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1834                         sched_setnuma(p, nid);
1835         }
1836
1837         /* No better CPU than the current one was found. */
1838         if (env.best_cpu == -1)
1839                 return -EAGAIN;
1840
1841         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1842         if (env.best_task == NULL) {
1843                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1844                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1845                 if (ret != 0)
1846                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1847                 return ret;
1848         }
1849
1850         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1851         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1852
1853         if (ret != 0)
1854                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1855         put_task_struct(env.best_task);
1856         return ret;
1857 }
1858
1859 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1860 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1861 {
1862         unsigned long interval = HZ;
1863
1864         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1865         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1866                 return;
1867
1868         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1869         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1870         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1871
1872         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1873         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1874                 return;
1875
1876         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1877         task_numa_migrate(p);
1878 }
1879
1880 /*
1881  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1882  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1883  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1884  * located.
1885  */
1886 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1887 {
1888         unsigned long faults, max_faults = 0;
1889         int nid, active_nodes = 0;
1890
1891         for_each_online_node(nid) {
1892                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1893                 if (faults > max_faults)
1894                         max_faults = faults;
1895         }
1896
1897         for_each_online_node(nid) {
1898                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1899                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1900                         active_nodes++;
1901         }
1902
1903         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1904         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1905 }
1906
1907 /*
1908  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1909  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1910  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1911  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1912  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1913  */
1914 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1915 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1916
1917 /*
1918  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1919  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1920  * the page accesses are shared with other processes.
1921  * Otherwise, decrease the scan period.
1922  */
1923 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1924                         unsigned long shared, unsigned long private)
1925 {
1926         unsigned int period_slot;
1927         int lr_ratio, ps_ratio;
1928         int diff;
1929
1930         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1931         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1932
1933         /*
1934          * If there were no record hinting faults then either the task is
1935          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1936          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1937          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1938          * node is overloaded. In either case, scan slower
1939          */
1940         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1941                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1942                         p->numa_scan_period << 1);
1943
1944                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1945                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1946
1947                 return;
1948         }
1949
1950         /*
1951          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1952          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1953          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1954          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1955          */
1956         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1957         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1958         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1959
1960         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1961                 /*
1962                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1963                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1964                  */
1965                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1966                 if (!slot)
1967                         slot = 1;
1968                 diff = slot * period_slot;
1969         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1970                 /*
1971                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1972                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1973                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1974                  */
1975                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1976                 if (!slot)
1977                         slot = 1;
1978                 diff = slot * period_slot;
1979         } else {
1980                 /*
1981                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1982                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1983                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1984                  */
1985                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1986                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1987         }
1988
1989         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1990                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1991         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1992 }
1993
1994 /*
1995  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1996  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1997  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1998  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1999  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2000  */
2001 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2002 {
2003         u64 runtime, delta, now;
2004         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2005         now = p->se.exec_start;
2006         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2007
2008         if (p->last_task_numa_placement) {
2009                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2010                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2011         } else {
2012                 delta = p->se.avg.load_sum;
2013                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2014         }
2015
2016         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2017         p->last_task_numa_placement = now;
2018
2019         return delta;
2020 }
2021
2022 /*
2023  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2024  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2025  * otherwise workloads might not converge.
2026  */
2027 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2028 {
2029         nodemask_t nodes;
2030         int dist;
2031
2032         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2033         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2034                 return nid;
2035
2036         /*
2037          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2038          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2039          * both the node itself, and on nearby nodes.
2040          */
2041         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2042                 unsigned long score, max_score = 0;
2043                 int node, max_node = nid;
2044
2045                 dist = sched_max_numa_distance;
2046
2047                 for_each_online_node(node) {
2048                         score = group_weight(p, node, dist);
2049                         if (score > max_score) {
2050                                 max_score = score;
2051                                 max_node = node;
2052                         }
2053                 }
2054                 return max_node;
2055         }
2056
2057         /*
2058          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2059          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2060          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2061          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2062          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2063          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2064          * keep the complexity of the search down.
2065          */
2066         nodes = node_online_map;
2067         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2068                 unsigned long max_faults = 0;
2069                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2070                 int a, b;
2071
2072                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2073                 if (!find_numa_distance(dist))
2074                         continue;
2075
2076                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2077                         unsigned long faults = 0;
2078                         nodemask_t this_group;
2079                         nodes_clear(this_group);
2080
2081                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2082                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2083                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2084                                         faults += group_faults(p, b);
2085                                         node_set(b, this_group);
2086                                         node_clear(b, nodes);
2087                                 }
2088                         }
2089
2090                         /* Remember the top group. */
2091                         if (faults > max_faults) {
2092                                 max_faults = faults;
2093                                 max_group = this_group;
2094                                 /*
2095                                  * subtle: at the smallest distance there is
2096                                  * just one node left in each "group", the
2097                                  * winner is the preferred nid.
2098                                  */
2099                                 nid = a;
2100                         }
2101                 }
2102                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2103                 if (!max_faults)
2104                         break;
2105                 nodes = max_group;
2106         }
2107         return nid;
2108 }
2109
2110 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2111 {
2112         int seq, nid, max_nid = -1;
2113         unsigned long max_faults = 0;
2114         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2115         unsigned long total_faults;
2116         u64 runtime, period;
2117         spinlock_t *group_lock = NULL;
2118
2119         /*
2120          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2121          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2122          * that the field is read in a single access:
2123          */
2124         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2125         if (p->numa_scan_seq == seq)
2126                 return;
2127         p->numa_scan_seq = seq;
2128         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2129
2130         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2131                        p->numa_faults_locality[1];
2132         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2133
2134         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2135         if (p->numa_group) {
2136                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2137                 spin_lock_irq(group_lock);
2138         }
2139
2140         /* Find the node with the highest number of faults */
2141         for_each_online_node(nid) {
2142                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2143                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2144                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2145                 int priv;
2146
2147                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2148                         long diff, f_diff, f_weight;
2149
2150                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2151                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2152                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2153                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2154
2155                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2156                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2157                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2158                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2159
2160                         /*
2161                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2162                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2163                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2164                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2165                          * faults are less important.
2166                          */
2167                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2168                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2169                                    (total_faults + 1);
2170                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2171                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2172
2173                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2174                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2175                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2176                         p->total_numa_faults += diff;
2177                         if (p->numa_group) {
2178                                 /*
2179                                  * safe because we can only change our own group
2180                                  *
2181                                  * mem_idx represents the offset for a given
2182                                  * nid and priv in a specific region because it
2183                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2184                                  */
2185                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2186                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2187                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2188                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2189                         }
2190                 }
2191
2192                 if (!p->numa_group) {
2193                         if (faults > max_faults) {
2194                                 max_faults = faults;
2195                                 max_nid = nid;
2196                         }
2197                 } else if (group_faults > max_faults) {
2198                         max_faults = group_faults;
2199                         max_nid = nid;
2200                 }
2201         }
2202
2203         if (p->numa_group) {
2204                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2205                 spin_unlock_irq(group_lock);
2206                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2207         }
2208
2209         if (max_faults) {
2210                 /* Set the new preferred node */
2211                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2212                         sched_setnuma(p, max_nid);
2213         }
2214
2215         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2216 }
2217
2218 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2219 {
2220         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2221 }
2222
2223 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2224 {
2225         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2226                 kfree_rcu(grp, rcu);
2227 }
2228
2229 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2230                         int *priv)
2231 {
2232         struct numa_group *grp, *my_grp;
2233         struct task_struct *tsk;
2234         bool join = false;
2235         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2236         int i;
2237
2238         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2239                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2240                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2241
2242                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2243                 if (!grp)
2244                         return;
2245
2246                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2247                 grp->active_nodes = 1;
2248                 grp->max_faults_cpu = 0;
2249                 spin_lock_init(&grp->lock);
2250                 grp->gid = p->pid;
2251                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2252                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2253                                                 nr_node_ids;
2254
2255                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2256                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2257
2258                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2259
2260                 grp->nr_tasks++;
2261                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2262         }
2263
2264         rcu_read_lock();
2265         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2266
2267         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2268                 goto no_join;
2269
2270         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2271         if (!grp)
2272                 goto no_join;
2273
2274         my_grp = p->numa_group;
2275         if (grp == my_grp)
2276                 goto no_join;
2277
2278         /*
2279          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2280          * the other task will join us.
2281          */
2282         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2283                 goto no_join;
2284
2285         /*
2286          * Tie-break on the grp address.
2287          */
2288         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2289                 goto no_join;
2290
2291         /* Always join threads in the same process. */
2292         if (tsk->mm == current->mm)
2293                 join = true;
2294
2295         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2296         if (flags & TNF_SHARED)
2297                 join = true;
2298
2299         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2300         *priv = !join;
2301
2302         if (join && !get_numa_group(grp))
2303                 goto no_join;
2304
2305         rcu_read_unlock();
2306
2307         if (!join)
2308                 return;
2309
2310         BUG_ON(irqs_disabled());
2311         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2312
2313         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2314                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2315                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2316         }
2317         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2318         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2319
2320         my_grp->nr_tasks--;
2321         grp->nr_tasks++;
2322
2323         spin_unlock(&my_grp->lock);
2324         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2325
2326         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2327
2328         put_numa_group(my_grp);
2329         return;
2330
2331 no_join:
2332         rcu_read_unlock();
2333         return;
2334 }
2335
2336 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2337 {
2338         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2339         void *numa_faults = p->numa_faults;
2340         unsigned long flags;
2341         int i;
2342
2343         if (grp) {
2344                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2345                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2346                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2347                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2348
2349                 grp->nr_tasks--;
2350                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2351                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2352                 put_numa_group(grp);
2353         }
2354
2355         p->numa_faults = NULL;
2356         kfree(numa_faults);
2357 }
2358
2359 /*
2360  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2361  */
2362 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2363 {
2364         struct task_struct *p = current;
2365         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2366         int cpu_node = task_node(current);
2367         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2368         struct numa_group *ng;
2369         int priv;
2370
2371         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2372                 return;
2373
2374         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2375         if (!p->mm)
2376                 return;
2377
2378         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2379         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2380                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2381                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2382
2383                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2384                 if (!p->numa_faults)
2385                         return;
2386
2387                 p->total_numa_faults = 0;
2388                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2389         }
2390
2391         /*
2392          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2393          * to be private if the accessing pid has not changed
2394          */
2395         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2396                 priv = 1;
2397         } else {
2398                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2399                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2400                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2401         }
2402
2403         /*
2404          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2405          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2406          * actively using should be counted as local. This allows the
2407          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2408          */
2409         ng = p->numa_group;
2410         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2411                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2412                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2413                 local = 1;
2414
2415         /*
2416          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2417          * previously failed, or the scheduler moved us.
2418          */
2419         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2420                 task_numa_placement(p);
2421                 numa_migrate_preferred(p);
2422         }
2423
2424         if (migrated)
2425                 p->numa_pages_migrated += pages;
2426         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2427                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2428
2429         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2430         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2431         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2432 }
2433
2434 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2435 {
2436         /*
2437          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2438          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2439          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2440          * much of an issue though, since this is just used for
2441          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2442          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2443          */
2444         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2445         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2446 }
2447
2448 /*
2449  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2450  * Triggered from task_tick_numa().
2451  */
2452 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2453 {
2454         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2455         struct task_struct *p = current;
2456         struct mm_struct *mm = p->mm;
2457         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2458         struct vm_area_struct *vma;
2459         unsigned long start, end;
2460         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2461         long pages, virtpages;
2462
2463         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2464
2465         work->next = work; /* protect against double add */
2466         /*
2467          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2468          *
2469          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2470          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2471          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2472          * work.
2473          */
2474         if (p->flags & PF_EXITING)
2475                 return;
2476
2477         if (!mm->numa_next_scan) {
2478                 mm->numa_next_scan = now +
2479                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2480         }
2481
2482         /*
2483          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2484          */
2485         migrate = mm->numa_next_scan;
2486         if (time_before(now, migrate))
2487                 return;
2488
2489         if (p->numa_scan_period == 0) {
2490                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2491                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2492         }
2493
2494         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2495         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2496                 return;
2497
2498         /*
2499          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2500          * the next time around.
2501          */
2502         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2503
2504         start = mm->numa_scan_offset;
2505         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2506         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2507         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2508         if (!pages)
2509                 return;
2510
2511
2512         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2513                 return;
2514         vma = find_vma(mm, start);
2515         if (!vma) {
2516                 reset_ptenuma_scan(p);
2517                 start = 0;
2518                 vma = mm->mmap;
2519         }
2520         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2521                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2522                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2523                         continue;
2524                 }
2525
2526                 /*
2527                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2528                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2529                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2530                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2531                  */
2532                 if (!vma->vm_mm ||
2533                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2534                         continue;
2535
2536                 /*
2537                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2538                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2539                  */
2540                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2541                         continue;
2542
2543                 do {
2544                         start = max(start, vma->vm_start);
2545                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2546                         end = min(end, vma->vm_end);
2547                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2548
2549                         /*
2550                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2551                          * hpages that have at least one present PTE that
2552                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2553                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2554                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2555                          * areas faster.
2556                          */
2557                         if (nr_pte_updates)
2558                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2559                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2560
2561                         start = end;
2562                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2563                                 goto out;
2564
2565                         cond_resched();
2566                 } while (end != vma->vm_end);
2567         }
2568
2569 out:
2570         /*
2571          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2572          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2573          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2574          * scanner to the start so check it now.
2575          */
2576         if (vma)
2577                 mm->numa_scan_offset = start;
2578         else
2579                 reset_ptenuma_scan(p);
2580         up_read(&mm->mmap_sem);
2581
2582         /*
2583          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2584          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2585          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2586          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2587          */
2588         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2589                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2590                 p->node_stamp += 32 * diff;
2591         }
2592 }
2593
2594 /*
2595  * Drive the periodic memory faults..
2596  */
2597 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2598 {
2599         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2600         u64 period, now;
2601
2602         /*
2603          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2604          */
2605         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2606                 return;
2607
2608         /*
2609          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2610          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2611          * task needs to have done some actual work before we bother with
2612          * NUMA placement.
2613          */
2614         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2615         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2616
2617         if (now > curr->node_stamp + period) {
2618                 if (!curr->node_stamp)
2619                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2620                 curr->node_stamp += period;
2621
2622                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2623                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2624                         task_work_add(curr, work, true);
2625                 }
2626         }
2627 }
2628
2629 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2630 {
2631         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2632         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2633
2634         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2635                 return;
2636
2637         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2638                 return;
2639
2640         if (src_nid == dst_nid)
2641                 return;
2642
2643         /*
2644          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2645          * has completed. This is most likely due to a new task that
2646          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2647          */
2648         if (p->numa_scan_seq) {
2649                 /*
2650                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2651                  * node or if the task was not previously running on
2652                  * the preferred node.
2653                  */
2654                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2655                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2656                         return;
2657         }
2658
2659         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2660 }
2661
2662 #else
2663 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2664 {
2665 }
2666
2667 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2668 {
2669 }
2670
2671 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2672 {
2673 }
2674
2675 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2676 {
2677 }
2678
2679 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2680
2681 static void
2682 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2683 {
2684         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2685         if (!parent_entity(se))
2686                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2687 #ifdef CONFIG_SMP
2688         if (entity_is_task(se)) {
2689                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2690
2691                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2692                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2693         }
2694 #endif
2695         cfs_rq->nr_running++;
2696 }
2697
2698 static void
2699 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2700 {
2701         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2702         if (!parent_entity(se))
2703                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2704 #ifdef CONFIG_SMP
2705         if (entity_is_task(se)) {
2706                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2707                 list_del_init(&se->group_node);
2708         }
2709 #endif
2710         cfs_rq->nr_running--;
2711 }
2712
2713 /*
2714  * Signed add and clamp on underflow.
2715  *
2716  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2717  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2718  * values.
2719  */
2720 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2721         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2722         typeof(_val) val = (_val);                              \
2723         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2724                                                                 \
2725         res = var + val;                                        \
2726                                                                 \
2727         if (val < 0 && res > var)                               \
2728                 res = 0;                                        \
2729                                                                 \
2730         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2731 } while (0)
2732
2733 /*
2734  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2735  *
2736  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2737  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2738  * values.
2739  */
2740 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2741         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2742         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2743         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2744         res = var - val;                                        \
2745         if (res > var)                                          \
2746                 res = 0;                                        \
2747         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2748 } while (0)
2749
2750 /*
2751  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2752  *
2753  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2754  * and is thus optimized for local variable updates.
2755  */
2756 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2757         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2758         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2759 } while (0)
2760
2761 #ifdef CONFIG_SMP
2762 static inline void
2763 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2764 {
2765         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2766
2767         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2768         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2769 }
2770
2771 static inline void
2772 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2773 {
2774         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2775
2776         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2777         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2778                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2779 }
2780
2781 static inline void
2782 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2783 {
2784         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2785         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2786 }
2787
2788 static inline void
2789 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2790 {
2791         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2792         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2793 }
2794 #else
2795 static inline void
2796 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2797 static inline void
2798 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2799 static inline void
2800 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2801 static inline void
2802 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2803 #endif
2804
2805 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2806                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2807 {
2808         if (se->on_rq) {
2809                 /* commit outstanding execution time */
2810                 if (cfs_rq->curr == se)
2811                         update_curr(cfs_rq);
2812                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2813                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2814         }
2815         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2816
2817         se->runnable_weight = runnable;
2818         update_load_set(&se->load, weight);
2819
2820 #ifdef CONFIG_SMP
2821         do {
2822                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2823
2824                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2825                 se->avg.runnable_load_avg =
2826                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2827         } while (0);
2828 #endif
2829
2830         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2831         if (se->on_rq) {
2832                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2833                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2834         }
2835 }
2836
2837 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2838 {
2839         struct sched_entity *se = &p->se;
2840         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2841         struct load_weight *load = &se->load;
2842         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2843
2844         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2845         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2846 }
2847
2848 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2849 #ifdef CONFIG_SMP
2850 /*
2851  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2852  * global sum we all love to hate.
2853  *
2854  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2855  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2856  *
2857  *                     tg->weight * grq->load.weight
2858  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2859  *                        \Sum grq->load.weight
2860  *
2861  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2862  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2863  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2864  *
2865  * So instead of the above, we substitute:
2866  *
2867  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2868  *
2869  * which yields the following:
2870  *
2871  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2872  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2873  *                              tg->load_avg
2874  *
2875  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2876  *
2877  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2878  *
2879  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2880  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2881  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2882  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2883  * yielding bad latency etc..
2884  *
2885  * Now, in that special case (1) reduces to:
2886  *
2887  *                     tg->weight * grq->load.weight
2888  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2889  *                          grp->load.weight
2890  *
2891  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2892  *
2893  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2894  * UP case, like:
2895  *
2896  *   ge->load.weight =
2897  *
2898  *              tg->weight * grq->load.weight
2899  *     ---------------------------------------------------         (5)
2900  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2901  *
2902  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2903  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2904  *
2905  *
2906  *                     tg->weight * grq->load.weight
2907  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2908  *                              tg_load_avg'
2909  *
2910  * Where:
2911  *
2912  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2913  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2914  *
2915  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2916  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2917  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2918  *
2919  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2920  *
2921  * hence icky!
2922  */
2923 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2924 {
2925         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2926         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2927
2928         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2929
2930         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2931
2932         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2933
2934         /* Ensure tg_weight >= load */
2935         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2936         tg_weight += load;
2937
2938         shares = (tg_shares * load);
2939         if (tg_weight)
2940                 shares /= tg_weight;
2941
2942         /*
2943          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2944          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2945          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2946          * the group on a CPU.
2947          *
2948          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2949          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2950          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2951          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2952          * instead of 0.
2953          */
2954         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2955 }
2956
2957 /*
2958  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2959  * the group entity weight calculated above.
2960  *
2961  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2962  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2963  * does not represent the runnable weight.
2964  *
2965  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2966  * runqueue:
2967  *
2968  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2969  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2970  *                                               grq->avg.load_avg
2971  *
2972  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2973  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2974  *
2975  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2976  *
2977  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2978  *              -----------------------------------------------------   (8)
2979  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2980  *
2981  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2982  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2983  */
2984 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2985 {
2986         long runnable, load_avg;
2987
2988         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2989                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2990
2991         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2992                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2993
2994         runnable *= shares;
2995         if (load_avg)
2996                 runnable /= load_avg;
2997
2998         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2999 }
3000 #endif /* CONFIG_SMP */
3001
3002 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3003
3004 /*
3005  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3006  * runqueue.
3007  */
3008 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3009 {
3010         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3011         long shares, runnable;
3012
3013         if (!gcfs_rq)
3014                 return;
3015
3016         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3017                 return;
3018
3019 #ifndef CONFIG_SMP
3020         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3021
3022         if (likely(se->load.weight == shares))
3023                 return;
3024 #else
3025         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3026         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3027 #endif
3028
3029         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3030 }
3031
3032 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3033 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3034 {
3035 }
3036 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3037
3038 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3039 {
3040         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3041
3042         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3043                 /*
3044                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3045                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3046                  * a real problem.
3047                  *
3048                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3049                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3050                  * number include things like RT tasks.
3051                  *
3052                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3053                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3054                  *
3055                  * See cpu_util().
3056                  */
3057                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3058         }
3059 }
3060
3061 #ifdef CONFIG_SMP
3062 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3063 /**
3064  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3065  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3066  * @force: update regardless of how small the difference
3067  *
3068  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3069  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3070  * considerations.
3071  *
3072  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3073  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3074  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3075  *
3076  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3077  */
3078 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3079 {
3080         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3081
3082         /*
3083          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3084          */
3085         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3086                 return;
3087
3088         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3089                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3090                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3091         }
3092 }
3093
3094 /*
3095  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3096  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3097  * including the state of rq->lock, should be made.
3098  */
3099 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3100                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3101 {
3102         u64 p_last_update_time;
3103         u64 n_last_update_time;
3104
3105         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3106                 return;
3107
3108         /*
3109          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3110          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3111          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3112          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3113          * the wakee more load sounds not bad.
3114          */
3115         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3116                 return;
3117
3118 #ifndef CONFIG_64BIT
3119         {
3120                 u64 p_last_update_time_copy;
3121                 u64 n_last_update_time_copy;
3122
3123                 do {
3124                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3125                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3126
3127                         smp_rmb();
3128
3129                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3130                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3131
3132                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3133                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3134         }
3135 #else
3136         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3137         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3138 #endif
3139         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3140         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3141 }
3142
3143
3144 /*
3145  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3146  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3147  * that for each group:
3148  *
3149  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3150  *
3151  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3152  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3153  *
3154  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3155  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3156  * their PELT windows aligned).
3157  *
3158  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3159  *
3160  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3161  *
3162  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3163  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3164  *
3165  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3166  *
3167  * And per (1) we have:
3168  *
3169  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3170  *
3171  * Which gives:
3172  *
3173  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3174  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3175  *                               grq->load.weight
3176  *
3177  * Except that is wrong!
3178  *
3179  * Because while for entities historical weight is not important and we
3180  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3181  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3182  *
3183  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3184  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3185  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3186  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3187  *
3188  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3189  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3190  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3191  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3192  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3193  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3194  *
3195  * So we'll have to approximate.. :/
3196  *
3197  * Given the constraint:
3198  *
3199  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3200  *
3201  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3202  * overlap.
3203  *
3204  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3205  *
3206  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3207  *
3208  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3209  *
3210  */
3211
3212 static inline void
3213 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3214 {
3215         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3216
3217         /* Nothing to update */
3218         if (!delta)
3219                 return;
3220
3221         /*
3222          * The relation between sum and avg is:
3223          *
3224          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3225          *
3226          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3227          */
3228
3229         /* Set new sched_entity's utilization */
3230         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3231         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3232
3233         /* Update parent cfs_rq utilization */
3234         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3235         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3236 }
3237
3238 static inline void
3239 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3240 {
3241         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3242         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3243         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3244         s64 delta_sum;
3245
3246         if (!runnable_sum)
3247                 return;
3248
3249         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3250
3251         if (runnable_sum >= 0) {
3252                 /*
3253                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3254                  * the CPU is saturated running == runnable.
3255                  */
3256                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3257                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3258         } else {
3259                 /*
3260                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3261                  * assuming all tasks are equally runnable.
3262                  */
3263                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3264                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3265                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3266                 }
3267
3268                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3269                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3270         }
3271
3272         /*
3273          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3274          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3275          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3276          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3277          */
3278         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3279         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3280
3281         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3282         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3283
3284         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3285         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3286
3287         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3288         se->avg.load_avg = load_avg;
3289         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3290         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3291
3292         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3293         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3294         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3295         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3296
3297         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3298         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3299
3300         if (se->on_rq) {
3301                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3302                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3303         }
3304 }
3305
3306 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3307 {
3308         cfs_rq->propagate = 1;
3309         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3310 }
3311
3312 /* Update task and its cfs_rq load average */
3313 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3314 {
3315         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3316
3317         if (entity_is_task(se))
3318                 return 0;
3319
3320         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3321         if (!gcfs_rq->propagate)
3322                 return 0;
3323
3324         gcfs_rq->propagate = 0;
3325
3326         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3327
3328         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3329
3330         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3331         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3332
3333         return 1;
3334 }
3335
3336 /*
3337  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3338  * group_entity:
3339  */
3340 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3341 {
3342         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3343
3344         /*
3345          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3346          * decay it:
3347          */
3348         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3349                 return false;
3350
3351         /*
3352          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3353          * the utilization of the sched_entity:
3354          */
3355         if (gcfs_rq->propagate)
3356                 return false;
3357
3358         /*
3359          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3360          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3361          * waste of time to try to decay it:
3362          */
3363         return true;
3364 }
3365
3366 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3367
3368 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3369
3370 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3371 {
3372         return 0;
3373 }
3374
3375 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3376
3377 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3378
3379 /**
3380  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3381  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3382  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3383  *
3384  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3385  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3386  * post_init_entity_util_avg().
3387  *
3388  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3389  *
3390  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3391  *
3392  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3393  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3394  */
3395 static inline int
3396 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3397 {
3398         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3399         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3400         int decayed = 0;
3401
3402         if (cfs_rq->removed.nr) {
3403                 unsigned long r;
3404                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3405
3406                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3407                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3408                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3409                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3410                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3411                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3412
3413                 r = removed_load;
3414                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3415                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3416
3417                 r = removed_util;
3418                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3419                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3420
3421                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3422
3423                 decayed = 1;
3424         }
3425
3426         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3427
3428 #ifndef CONFIG_64BIT
3429         smp_wmb();
3430         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3431 #endif
3432
3433         if (decayed)
3434                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3435
3436         return decayed;
3437 }
3438
3439 /**
3440  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3441  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3442  * @se: sched_entity to attach
3443  * @flags: migration hints
3444  *
3445  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3446  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3447  */
3448 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3449 {
3450         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3451
3452         /*
3453          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3454          * window because without that, really weird and wonderful things can
3455          * happen.
3456          *
3457          * XXX illustrate
3458          */
3459         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3460         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3461
3462         /*
3463          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3464          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3465          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3466          * _sum a little.
3467          */
3468         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3469
3470         se->avg.load_sum = divider;
3471         if (se_weight(se)) {
3472                 se->avg.load_sum =
3473                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3474         }
3475
3476         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3477
3478         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3479         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3480         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3481
3482         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3483
3484         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3485 }
3486
3487 /**
3488  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3489  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3490  * @se: sched_entity to detach
3491  *
3492  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3493  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3494  */
3495 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3496 {
3497         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3498         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3499         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3500
3501         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3502
3503         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3504 }
3505
3506 /*
3507  * Optional action to be done while updating the load average
3508  */
3509 #define UPDATE_TG       0x1
3510 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3511 #define DO_ATTACH       0x4
3512
3513 /* Update task and its cfs_rq load average */
3514 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3515 {
3516         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3517         int decayed;
3518
3519         /*
3520          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3521          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3522          */
3523         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3524                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3525
3526         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3527         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3528
3529         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3530
3531                 /*
3532                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3533                  * !last_update_time means we've passed through
3534                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3535                  *
3536                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3537                  */
3538                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3539                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3540
3541         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3542                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3543 }
3544
3545 #ifndef CONFIG_64BIT
3546 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3547 {
3548         u64 last_update_time_copy;
3549         u64 last_update_time;
3550
3551         do {
3552                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3553                 smp_rmb();
3554                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3555         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3556
3557         return last_update_time;
3558 }
3559 #else
3560 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3561 {
3562         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3563 }
3564 #endif
3565
3566 /*
3567  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3568  * the previous rq.
3569  */
3570 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3571 {
3572         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3573         u64 last_update_time;
3574
3575         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3576         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3577 }
3578
3579 /*
3580  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3581  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3582  */
3583 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3584 {
3585         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3586         unsigned long flags;
3587
3588         /*
3589          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3590          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3591          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3592          *
3593          * Similarly for groups, they will have passed through
3594          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3595          * calls this.
3596          */
3597
3598         sync_entity_load_avg(se);
3599
3600         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3601         ++cfs_rq->removed.nr;
3602         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3603         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3604         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3605         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3606 }
3607
3608 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3609 {
3610         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3611 }
3612
3613 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3614 {
3615         return cfs_rq->avg.load_avg;
3616 }
3617
3618 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3619
3620 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3621 {
3622         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3623 }
3624
3625 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3626 {
3627         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3628
3629         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3630 }
3631
3632 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3633 {
3634         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3635 }
3636
3637 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3638                                     struct task_struct *p)
3639 {
3640         unsigned int enqueued;
3641
3642         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3643                 return;
3644
3645         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3646         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3647         enqueued += _task_util_est(p);
3648         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3649 }
3650
3651 /*
3652  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3653  * based on the observation that:
3654  *
3655  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3656  *
3657  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3658  */
3659 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3660 {
3661         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3662 }
3663
3664 static void
3665 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3666 {
3667         long last_ewma_diff;
3668         struct util_est ue;
3669         int cpu;
3670
3671         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3672                 return;
3673
3674         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3675         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3676         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3677         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3678
3679         /*
3680          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3681          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3682          */
3683         if (!task_sleep)
3684                 return;
3685
3686         /*
3687          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3688          * skip the util_est update.
3689          */
3690         ue = p->se.avg.util_est;
3691         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3692                 return;
3693
3694         /*
3695          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3696          * already ~1% close to its last activation value.
3697          */
3698         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3699         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3700         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3701                 return;
3702
3703         /*
3704          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3705          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3706          */
3707         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3708         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3709                 return;
3710
3711         /*
3712          * Update Task's estimated utilization
3713          *
3714          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3715          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3716          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3717          * Weighted Moving Average (EWMA):
3718          *
3719          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3720          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3721          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3722          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3723          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3724          *
3725          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3726          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3727          */
3728         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3729         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3730         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3731         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3732 }
3733
3734 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3735 {
3736         return capacity * 1024 > task_util_est(p) * capacity_margin;
3737 }
3738
3739 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3740 {
3741         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3742                 return;
3743
3744         if (!p) {
3745                 rq->misfit_task_load = 0;
3746                 return;
3747         }
3748
3749         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3750                 rq->misfit_task_load = 0;
3751                 return;
3752         }
3753
3754         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3755 }
3756
3757 #else /* CONFIG_SMP */
3758
3759 #define UPDATE_TG       0x0
3760 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3761 #define DO_ATTACH       0x0
3762
3763 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3764 {
3765         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3766 }
3767
3768 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3769
3770 static inline void
3771 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3772 static inline void
3773 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3774
3775 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3776 {
3777         return 0;
3778 }
3779
3780 static inline void
3781 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3782
3783 static inline void
3784 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3785                  bool task_sleep) {}
3786 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3787
3788 #endif /* CONFIG_SMP */
3789
3790 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3791 {
3792 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3793         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3794
3795         if (d < 0)
3796                 d = -d;
3797
3798         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3799                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3800 #endif
3801 }
3802
3803 static void
3804 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3805 {
3806         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3807
3808         /*
3809          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3810          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3811          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3812          * stays open at the end.
3813          */
3814         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3815                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3816
3817         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3818         if (!initial) {
3819                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3820
3821                 /*
3822                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3823                  * for a gentler effect of sleepers:
3824                  */
3825                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3826                         thresh >>= 1;
3827
3828                 vruntime -= thresh;
3829         }
3830
3831         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3832         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3833 }
3834
3835 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3836
3837 static inline void check_schedstat_required(void)
3838 {
3839 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3840         if (schedstat_enabled())
3841                 return;
3842
3843         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3844         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3845                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3846                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3847                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3848                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3849                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3850                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3851                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3852                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3853         }
3854 #endif
3855 }
3856
3857
3858 /*
3859  * MIGRATION
3860  *
3861  *      dequeue
3862  *        update_curr()
3863  *          update_min_vruntime()
3864  *        vruntime -= min_vruntime
3865  *
3866  *      enqueue
3867  *        update_curr()
3868  *          update_min_vruntime()
3869  *        vruntime += min_vruntime
3870  *
3871  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3872  * min_vruntime are up-to-date.
3873  *
3874  * WAKEUP (remote)
3875  *
3876  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3877  *        vruntime -= min_vruntime
3878  *
3879  *      enqueue
3880  *        update_curr()
3881  *          update_min_vruntime()
3882  *        vruntime += min_vruntime
3883  *
3884  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3885  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3886  */
3887
3888 static void
3889 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3890 {
3891         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3892         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3893
3894         /*
3895          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3896          * update_curr().
3897          */
3898         if (renorm && curr)
3899                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3900
3901         update_curr(cfs_rq);
3902
3903         /*
3904          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3905          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3906          * placed in the past could significantly boost this task to the
3907          * fairness detriment of existing tasks.
3908          */
3909         if (renorm && !curr)
3910                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3911
3912         /*
3913          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3914          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3915          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3916          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3917          *     its group cfs_rq
3918          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3919          */
3920         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3921         update_cfs_group(se);
3922         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3923         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3924
3925         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3926                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3927
3928         check_schedstat_required();
3929         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3930         check_spread(cfs_rq, se);
3931         if (!curr)
3932                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3933         se->on_rq = 1;
3934
3935         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3936                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3937                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3938         }
3939 }
3940
3941 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3942 {
3943         for_each_sched_entity(se) {
3944                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3945                 if (cfs_rq->last != se)
3946                         break;
3947
3948                 cfs_rq->last = NULL;
3949         }
3950 }
3951
3952 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3953 {
3954         for_each_sched_entity(se) {
3955                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3956                 if (cfs_rq->next != se)
3957                         break;
3958
3959                 cfs_rq->next = NULL;
3960         }
3961 }
3962
3963 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3964 {
3965         for_each_sched_entity(se) {
3966                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3967                 if (cfs_rq->skip != se)
3968                         break;
3969
3970                 cfs_rq->skip = NULL;
3971         }
3972 }
3973
3974 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3975 {
3976         if (cfs_rq->last == se)
3977                 __clear_buddies_last(se);
3978
3979         if (cfs_rq->next == se)
3980                 __clear_buddies_next(se);
3981
3982         if (cfs_rq->skip == se)
3983                 __clear_buddies_skip(se);
3984 }
3985
3986 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3987
3988 static void
3989 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3990 {
3991         /*
3992          * Update run-time statistics of the 'current'.
3993          */
3994         update_curr(cfs_rq);
3995
3996         /*
3997          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3998          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3999          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4000          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4001          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4002          *     of its group cfs_rq.
4003          */
4004         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4005         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4006
4007         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4008
4009         clear_buddies(cfs_rq, se);
4010
4011         if (se != cfs_rq->curr)
4012                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4013         se->on_rq = 0;
4014         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4015
4016         /*
4017          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4018          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4019          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4020          * can move min_vruntime forward still more.
4021          */
4022         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4023                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4024
4025         /* return excess runtime on last dequeue */
4026         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4027
4028         update_cfs_group(se);
4029
4030         /*
4031          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4032          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4033          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4034          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4035          */
4036         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4037                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4038 }
4039
4040 /*
4041  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4042  */
4043 static void
4044 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4045 {
4046         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4047         struct sched_entity *se;
4048         s64 delta;
4049
4050         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4051         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4052         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4053                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4054                 /*
4055                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4056                  * re-elected due to buddy favours.
4057                  */
4058                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4059                 return;
4060         }
4061
4062         /*
4063          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4064          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4065          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4066          */
4067         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4068                 return;
4069
4070         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4071         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4072
4073         if (delta < 0)
4074                 return;
4075
4076         if (delta > ideal_runtime)
4077                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4078 }
4079
4080 static void
4081 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4082 {
4083         /* 'current' is not kept within the tree. */
4084         if (se->on_rq) {
4085                 /*
4086                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4087                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4088                  * runqueue.
4089                  */
4090                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4091                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4092                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4093         }
4094
4095         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4096         cfs_rq->curr = se;
4097
4098         /*
4099          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4100          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4101          * when there are only lesser-weight tasks around):
4102          */
4103         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4104                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4105                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4106                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4107         }
4108
4109         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4110 }
4111
4112 static int
4113 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4114
4115 /*
4116  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4117  * 1) keep things fair between processes/task groups
4118  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4119  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4120  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4121  */
4122 static struct sched_entity *
4123 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4124 {
4125         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4126         struct sched_entity *se;
4127
4128         /*
4129          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4130          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4131          */
4132         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4133                 left = curr;
4134
4135         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4136
4137         /*
4138          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4139          * be done without getting too unfair.
4140          */
4141         if (cfs_rq->skip == se) {
4142                 struct sched_entity *second;
4143
4144                 if (se == curr) {
4145                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4146                 } else {
4147                         second = __pick_next_entity(se);
4148                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4149                                 second = curr;
4150                 }
4151
4152                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4153                         se = second;
4154         }
4155
4156         /*
4157          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4158          */
4159         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4160                 se = cfs_rq->last;
4161
4162         /*
4163          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4164          */
4165         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4166                 se = cfs_rq->next;
4167
4168         clear_buddies(cfs_rq, se);
4169
4170         return se;
4171 }
4172
4173 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4174
4175 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4176 {
4177         /*
4178          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4179          * was not called and update_curr() has to be done:
4180          */
4181         if (prev->on_rq)
4182                 update_curr(cfs_rq);
4183
4184         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4185         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4186
4187         check_spread(cfs_rq, prev);
4188
4189         if (prev->on_rq) {
4190                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4191                 /* Put 'current' back into the tree. */
4192                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4193                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4194                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4195         }
4196         cfs_rq->curr = NULL;
4197 }
4198
4199 static void
4200 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4201 {
4202         /*
4203          * Update run-time statistics of the 'current'.
4204          */
4205         update_curr(cfs_rq);
4206
4207         /*
4208          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4209          */
4210         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4211         update_cfs_group(curr);
4212
4213 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4214         /*
4215          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4216          * validating it and just reschedule.
4217          */
4218         if (queued) {
4219                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4220                 return;
4221         }
4222         /*
4223          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4224          */
4225         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4226                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4227                 return;
4228 #endif
4229
4230         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4231                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4232 }
4233
4234
4235 /**************************************************
4236  * CFS bandwidth control machinery
4237  */
4238
4239 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4240
4241 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4242 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4243
4244 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4245 {
4246         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4247 }
4248
4249 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4250 {
4251         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4252 }
4253
4254 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4255 {
4256         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4257 }
4258 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4259 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4260 {
4261         return true;
4262 }
4263
4264 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4265 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4266 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4267
4268 /*
4269  * default period for cfs group bandwidth.
4270  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4271  */
4272 static inline u64 default_cfs_period(void)
4273 {
4274         return 100000000ULL;
4275 }
4276
4277 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4278 {
4279         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4280 }
4281
4282 /*
4283  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4284  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4285  * additional synchronization around rq->lock.
4286  *
4287  * requires cfs_b->lock
4288  */
4289 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4290 {
4291         u64 now;
4292
4293         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4294                 return;
4295
4296         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4297         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4298         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4299         cfs_b->expires_seq++;
4300 }
4301
4302 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4303 {
4304         return &tg->cfs_bandwidth;
4305 }
4306
4307 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4308 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4309 {
4310         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4311                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4312
4313         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4314 }
4315
4316 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4317 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4318 {
4319         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4320         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4321         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4322         int expires_seq;
4323
4324         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4325         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4326
4327         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4328         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4329                 amount = min_amount;
4330         else {
4331                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4332
4333                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4334                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4335                         cfs_b->runtime -= amount;
4336                         cfs_b->idle = 0;
4337                 }
4338         }
4339         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4340         expires = cfs_b->runtime_expires;
4341         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4342
4343         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4344         /*
4345          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4346          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4347          * issued.
4348          */
4349         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4350                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4351                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4352         }
4353
4354         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4355 }
4356
4357 /*
4358  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4359  * fact that rq->clock snapshots this value.
4360  */
4361 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4362 {
4363         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4364
4365         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4366         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4367                 return;
4368
4369         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4370                 return;
4371
4372         /*
4373          * If the local deadline has passed we have to consider the
4374          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4375          * has not truly expired.
4376          *
4377          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4378          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4379          */
4380         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4381                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4382                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4383         } else {
4384                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4385                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4386         }
4387 }
4388
4389 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4390 {
4391         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4392         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4393         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4394
4395         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4396                 return;
4397
4398         /*
4399          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4400          * hierarchy can be throttled
4401          */
4402         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4403                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4404 }
4405
4406 static __always_inline
4407 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4408 {
4409         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4410                 return;
4411
4412         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4413 }
4414
4415 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4416 {
4417         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4418 }
4419
4420 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4421 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4422 {
4423         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4424 }
4425
4426 /*
4427  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4428  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4429  * load-balance operations.
4430  */
4431 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4432                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4433 {
4434         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4435
4436         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4437         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4438
4439         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4440                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4441 }
4442
4443 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4444 {
4445         struct rq *rq = data;
4446         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4447
4448         cfs_rq->throttle_count--;
4449         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4450                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4451                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4452                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4453
4454                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4455                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4456                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4457         }
4458
4459         return 0;
4460 }
4461
4462 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4463 {
4464         struct rq *rq = data;
4465         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4466
4467         /* group is entering throttled state, stop time */
4468         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4469                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4470                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4471         }
4472         cfs_rq->throttle_count++;
4473
4474         return 0;
4475 }
4476
4477 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4478 {
4479         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4480         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4481         struct sched_entity *se;
4482         long task_delta, dequeue = 1;
4483         bool empty;
4484
4485         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4486
4487         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4488         rcu_read_lock();
4489         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4490         rcu_read_unlock();
4491
4492         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4493         for_each_sched_entity(se) {
4494                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4495                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4496                 if (!se->on_rq)
4497                         break;
4498
4499                 if (dequeue)
4500                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4501                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4502
4503                 if (qcfs_rq->load.weight)
4504                         dequeue = 0;
4505         }
4506
4507         if (!se)
4508                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4509
4510         cfs_rq->throttled = 1;
4511         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4512         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4513         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4514
4515         /*
4516          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4517          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4518          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4519          */
4520         if (cfs_b->distribute_running)
4521                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4522         else
4523                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4524
4525         /*
4526          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4527          * timer is running.
4528          */
4529         if (empty)
4530                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4531
4532         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4533 }
4534
4535 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4536 {
4537         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4538         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4539         struct sched_entity *se;
4540         int enqueue = 1;
4541         long task_delta;
4542
4543         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4544
4545         cfs_rq->throttled = 0;
4546
4547         update_rq_clock(rq);
4548
4549         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4550         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4551         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4552         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4553
4554         /* update hierarchical throttle state */
4555         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4556
4557         if (!cfs_rq->load.weight)
4558                 return;
4559
4560         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4561         for_each_sched_entity(se) {
4562                 if (se->on_rq)
4563                         enqueue = 0;
4564
4565                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4566                 if (enqueue)
4567                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4568                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4569
4570                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4571                         break;
4572         }
4573
4574         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4575
4576         if (!se)
4577                 add_nr_running(rq, task_delta);
4578
4579         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4580         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4581                 resched_curr(rq);
4582 }
4583
4584 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4585                 u64 remaining, u64 expires)
4586 {
4587         struct cfs_rq *cfs_rq;
4588         u64 runtime;
4589         u64 starting_runtime = remaining;
4590
4591         rcu_read_lock();
4592         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4593                                 throttled_list) {
4594                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4595                 struct rq_flags rf;
4596
4597                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4598                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4599                         goto next;
4600
4601                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4602                 if (runtime > remaining)
4603                         runtime = remaining;
4604                 remaining -= runtime;
4605
4606                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4607                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4608
4609                 /* we check whether we're throttled above */
4610                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4611                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4612
4613 next:
4614                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4615
4616                 if (!remaining)
4617                         break;
4618         }
4619         rcu_read_unlock();
4620
4621         return starting_runtime - remaining;
4622 }
4623
4624 /*
4625  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4626  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4627  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4628  * used to track this state.
4629  */
4630 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4631 {
4632         u64 runtime, runtime_expires;
4633         int throttled;
4634
4635         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4636         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4637                 goto out_deactivate;
4638
4639         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4640         cfs_b->nr_periods += overrun;
4641
4642         /*
4643          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4644          * we're going inactive then everything else can be deferred
4645          */
4646         if (cfs_b->idle && !throttled)
4647                 goto out_deactivate;
4648
4649         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4650
4651         if (!throttled) {
4652                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4653                 cfs_b->idle = 1;
4654                 return 0;
4655         }
4656
4657         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4658         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4659
4660         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4661
4662         /*
4663          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4664          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4665          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4666          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4667          * only by limited amounts in that extreme case.
4668          */
4669         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4670                 runtime = cfs_b->runtime;
4671                 cfs_b->distribute_running = 1;
4672                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4673                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4674                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4675                                                  runtime_expires);
4676                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4677
4678                 cfs_b->distribute_running = 0;
4679                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4680
4681                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4682         }
4683
4684         /*
4685          * While we are ensured activity in the period following an
4686          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4687          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4688          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4689          */
4690         cfs_b->idle = 0;
4691
4692         return 0;
4693
4694 out_deactivate:
4695         return 1;
4696 }
4697
4698 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4699 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4700 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4701 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4702 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4703 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4704
4705 /*
4706  * Are we near the end of the current quota period?
4707  *
4708  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4709  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4710  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4711  */
4712 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4713 {
4714         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4715         u64 remaining;
4716
4717         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4718         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4719                 return 1;
4720
4721         /* is a quota refresh about to occur? */
4722         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4723         if (remaining < min_expire)
4724                 return 1;
4725
4726         return 0;
4727 }
4728
4729 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4730 {
4731         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4732
4733         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4734         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4735                 return;
4736
4737         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4738                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4739                         HRTIMER_MODE_REL);
4740 }
4741
4742 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4743 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4744 {
4745         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4746         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4747
4748         if (slack_runtime <= 0)
4749                 return;
4750
4751         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4752         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4753             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4754                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4755
4756                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4757                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4758                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4759                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4760         }
4761         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4762
4763         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4764         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4765 }
4766
4767 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4768 {
4769         if (!cfs_bandwidth_used())
4770                 return;
4771
4772         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4773                 return;
4774
4775         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4776 }
4777
4778 /*
4779  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4780  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4781  */
4782 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4783 {
4784         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4785         unsigned long flags;
4786         u64 expires;
4787
4788         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4789         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4790         if (cfs_b->distribute_running) {
4791                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4792                 return;
4793         }
4794
4795         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4796                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4797                 return;
4798         }
4799
4800         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4801                 runtime = cfs_b->runtime;
4802
4803         expires = cfs_b->runtime_expires;
4804         if (runtime)
4805                 cfs_b->distribute_running = 1;
4806
4807         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4808
4809         if (!runtime)
4810                 return;
4811
4812         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4813
4814         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4815         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4816                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4817         cfs_b->distribute_running = 0;
4818         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4819 }
4820
4821 /*
4822  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4823  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4824  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4825  */
4826 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4827 {
4828         if (!cfs_bandwidth_used())
4829                 return;
4830
4831         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4832         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4833                 return;
4834
4835         /* ensure the group is not already throttled */
4836         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4837                 return;
4838
4839         /* update runtime allocation */
4840         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4841         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4842                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4843 }
4844
4845 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4846 {
4847         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4848
4849         if (!cfs_bandwidth_used())
4850                 return;
4851
4852         if (!tg->parent)
4853                 return;
4854
4855         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4856         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4857
4858         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4859         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4860 }
4861
4862 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4863 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4864 {
4865         if (!cfs_bandwidth_used())
4866                 return false;
4867
4868         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4869                 return false;
4870
4871         /*
4872          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4873          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4874          */
4875         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4876                 return true;
4877
4878         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4879         return true;
4880 }
4881
4882 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4883 {
4884         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4885                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4886
4887         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4888
4889         return HRTIMER_NORESTART;
4890 }
4891
4892 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4893 {
4894         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4895                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4896         unsigned long flags;
4897         int overrun;
4898         int idle = 0;
4899
4900         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4901         for (;;) {
4902                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4903                 if (!overrun)
4904                         break;
4905
4906                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
4907         }
4908         if (idle)
4909                 cfs_b->period_active = 0;
4910         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4911
4912         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4913 }
4914
4915 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4916 {
4917         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4918         cfs_b->runtime = 0;
4919         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4920         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4921
4922         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4923         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4924         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4925         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4926         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4927         cfs_b->distribute_running = 0;
4928 }
4929
4930 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4931 {
4932         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4933         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4934 }
4935
4936 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4937 {
4938         u64 overrun;
4939
4940         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4941
4942         if (cfs_b->period_active)
4943                 return;
4944
4945         cfs_b->period_active = 1;
4946         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4947         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4948         cfs_b->expires_seq++;
4949         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4950 }
4951
4952 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4953 {
4954         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4955         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4956                 return;
4957
4958         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4959         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4960 }
4961
4962 /*
4963  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4964  *
4965  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4966  * bits doesn't do much.
4967  */
4968
4969 /* cpu online calback */
4970 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4971 {
4972         struct task_group *tg;
4973
4974         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4975
4976         rcu_read_lock();
4977         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4978                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4979                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4980
4981                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4982                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4983                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4984         }
4985         rcu_read_unlock();
4986 }
4987
4988 /* cpu offline callback */
4989 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4990 {
4991         struct task_group *tg;
4992
4993         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4994
4995         rcu_read_lock();
4996         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4997                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4998
4999                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5000                         continue;
5001
5002                 /*
5003                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5004                  * there's some valid quota amount
5005                  */
5006                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5007                 /*
5008                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5009                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5010                  */
5011                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5012
5013                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5014                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5015         }
5016         rcu_read_unlock();
5017 }
5018
5019 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5020
5021 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5022 {
5023         return false;
5024 }
5025
5026 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5027 {
5028         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5029 }
5030
5031 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5032 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5033 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5034 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5035 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5036
5037 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5038 {
5039         return 0;
5040 }
5041
5042 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5043 {
5044         return 0;
5045 }
5046
5047 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5048                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5049 {
5050         return 0;
5051 }
5052
5053 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5054
5055 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5056 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5057 #endif
5058
5059 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5060 {
5061         return NULL;
5062 }
5063 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5064 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5065 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5066
5067 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5068
5069 /**************************************************
5070  * CFS operations on tasks:
5071  */
5072
5073 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5074 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5075 {
5076         struct sched_entity *se = &p->se;
5077         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5078
5079         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5080
5081         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5082                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5083                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5084                 s64 delta = slice - ran;
5085
5086                 if (delta < 0) {
5087                         if (rq->curr == p)
5088                                 resched_curr(rq);
5089                         return;
5090                 }
5091                 hrtick_start(rq, delta);
5092         }
5093 }
5094
5095 /*
5096  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5097  * current task is from our class and nr_running is low enough
5098  * to matter.
5099  */
5100 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5101 {
5102         struct task_struct *curr = rq->curr;
5103
5104         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5105                 return;
5106
5107         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5108                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5109 }
5110 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5111 static inline void
5112 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5113 {
5114 }
5115
5116 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5117 {
5118 }
5119 #endif
5120
5121 #ifdef CONFIG_SMP
5122 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5123 static unsigned long capacity_of(int cpu);
5124
5125 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5126 {
5127         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5128 }
5129
5130 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5131 {
5132         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu))
5133                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5134 }
5135 #else
5136 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5137 #endif
5138
5139 /*
5140  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5141  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5142  * then put the task into the rbtree:
5143  */
5144 static void
5145 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5146 {
5147         struct cfs_rq *cfs_rq;
5148         struct sched_entity *se = &p->se;
5149
5150         /*
5151          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5152          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5153          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5154          * estimated utilization, before we update schedutil.
5155          */
5156         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5157
5158         /*
5159          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5160          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5161          * passed.
5162          */
5163         if (p->in_iowait)
5164                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5165
5166         for_each_sched_entity(se) {
5167                 if (se->on_rq)
5168                         break;
5169                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5170                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5171
5172                 /*
5173                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5174                  *
5175                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5176                  * post the final h_nr_running increment below.
5177                  */
5178                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5179                         break;
5180                 cfs_rq->h_nr_running++;
5181
5182                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5183         }
5184
5185         for_each_sched_entity(se) {
5186                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5187                 cfs_rq->h_nr_running++;
5188
5189                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5190                         break;
5191
5192                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5193                 update_cfs_group(se);
5194         }
5195
5196         if (!se) {
5197                 add_nr_running(rq, 1);
5198                 /*
5199                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5200                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5201                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5202                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5203                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5204                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5205                  * overutilized flag detection.
5206                  *
5207                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5208                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5209                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5210                  * and the following generally works well enough in practice.
5211                  */
5212                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5213                         update_overutilized_status(rq);
5214
5215         }
5216
5217         if (cfs_bandwidth_used()) {
5218                 /*
5219                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5220                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5221                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5222                  * below.
5223                  */
5224                 for_each_sched_entity(se) {
5225                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5226
5227                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5228                                 break;
5229                 }
5230         }
5231
5232         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5233
5234         hrtick_update(rq);
5235 }
5236
5237 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5238
5239 /*
5240  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5241  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5242  * update the fair scheduling stats:
5243  */
5244 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5245 {
5246         struct cfs_rq *cfs_rq;
5247         struct sched_entity *se = &p->se;
5248         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5249
5250         for_each_sched_entity(se) {
5251                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5252                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5253
5254                 /*
5255                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5256                  *
5257                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5258                  * post the final h_nr_running decrement below.
5259                 */
5260                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5261                         break;
5262                 cfs_rq->h_nr_running--;
5263
5264                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5265                 if (cfs_rq->load.weight) {
5266                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5267                         se = parent_entity(se);
5268                         /*
5269                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5270                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5271                          */
5272                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5273                                 set_next_buddy(se);
5274                         break;
5275                 }
5276                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5277         }
5278
5279         for_each_sched_entity(se) {
5280                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5281                 cfs_rq->h_nr_running--;
5282
5283                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5284                         break;
5285
5286                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5287                 update_cfs_group(se);
5288         }
5289
5290         if (!se)
5291                 sub_nr_running(rq, 1);
5292
5293         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5294         hrtick_update(rq);
5295 }
5296
5297 #ifdef CONFIG_SMP
5298
5299 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5300 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5301 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5302
5303 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5304 /*
5305  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5306  */
5307
5308 /*
5309  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5310  *
5311  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5312  *
5313  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5314  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5315  *
5316  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5317  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5318  *
5319  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5320  *
5321  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5322  *
5323  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5324  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5325  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5326  * fixed_power_int())
5327  *
5328  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5329  */
5330 #define DEGRADE_SHIFT           7
5331
5332 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5333 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5334         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5335         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5336         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5337         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5338         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5339 };
5340
5341 /*
5342  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5343  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5344  * adding any new load.
5345  */
5346 static unsigned long
5347 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5348 {
5349         int j = 0;
5350
5351         if (!missed_updates)
5352                 return load;
5353
5354         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5355                 return 0;
5356
5357         if (idx == 1)
5358                 return load >> missed_updates;
5359
5360         while (missed_updates) {
5361                 if (missed_updates % 2)
5362                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5363
5364                 missed_updates >>= 1;
5365                 j++;
5366         }
5367         return load;
5368 }
5369
5370 static struct {
5371         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5372         atomic_t nr_cpus;
5373         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5374         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5375         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5376 } nohz ____cacheline_aligned;
5377
5378 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5379
5380 /**
5381  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5382  * @this_rq: The rq to update statistics for
5383  * @this_load: The current load
5384  * @pending_updates: The number of missed updates
5385  *
5386  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5387  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5388  *
5389  * This function computes a decaying average:
5390  *
5391  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5392  *
5393  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5394  * the @pending_updates argument.
5395  *
5396  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5397  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5398  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5399  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5400  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5401  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5402  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5403  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5404  *
5405  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5406  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5407  *
5408  * For regular NOHZ, this reduces to:
5409  *
5410  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5411  *
5412  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5413  * term.
5414  */
5415 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5416                             unsigned long pending_updates)
5417 {
5418         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5419         int i, scale;
5420
5421         this_rq->nr_load_updates++;
5422
5423         /* Update our load: */
5424         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5425         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5426                 unsigned long old_load, new_load;
5427
5428                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5429
5430                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5431 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5432                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5433                 if (tickless_load) {
5434                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5435                         /*
5436                          * old_load can never be a negative value because a
5437                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5438                          * original tickless_load.
5439                          */
5440                         old_load += tickless_load;
5441                 }
5442 #endif
5443                 new_load = this_load;
5444                 /*
5445                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5446                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5447                  * example.
5448                  */
5449                 if (new_load > old_load)
5450                         new_load += scale - 1;
5451
5452                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5453         }
5454 }
5455
5456 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5457 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5458 {
5459         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5460 }
5461
5462 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5463 /*
5464  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5465  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5466  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5467  *
5468  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5469  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5470  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5471  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5472  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5473  *
5474  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5475  */
5476
5477 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5478                                  unsigned long curr_jiffies,
5479                                  unsigned long load)
5480 {
5481         unsigned long pending_updates;
5482
5483         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5484         if (pending_updates) {
5485                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5486                 /*
5487                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5488                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5489                  * its weighted load.
5490                  */
5491                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5492         }
5493 }
5494
5495 /*
5496  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5497  * idle balance.
5498  */
5499 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5500 {
5501         /*
5502          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5503          */
5504         if (weighted_cpuload(this_rq))
5505                 return;
5506
5507         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5508 }
5509
5510 /*
5511  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5512  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5513  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5514  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5515  */
5516 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5517 {
5518         struct rq *this_rq = this_rq();
5519
5520         /*
5521          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5522          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5523          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5524          */
5525         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5526 }
5527
5528 /*
5529  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5530  */
5531 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5532 {
5533         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5534         struct rq *this_rq = this_rq();
5535         unsigned long load;
5536         struct rq_flags rf;
5537
5538         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5539                 return;
5540
5541         load = weighted_cpuload(this_rq);
5542         rq_lock(this_rq, &rf);
5543         update_rq_clock(this_rq);
5544         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5545         rq_unlock(this_rq, &rf);
5546 }
5547 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5548 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5549                                         unsigned long curr_jiffies,
5550                                         unsigned long load) { }
5551 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5552
5553 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5554 {
5555 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5556         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5557         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5558 #endif
5559         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5560 }
5561
5562 /*
5563  * Called from scheduler_tick()
5564  */
5565 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5566 {
5567         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5568
5569         if (tick_nohz_tick_stopped())
5570                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5571         else
5572                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5573 }
5574
5575 /*
5576  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5577  * according to the scheduling class and "nice" value.
5578  *
5579  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5580  * balance conservatively.
5581  */
5582 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5583 {
5584         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5585         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5586
5587         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5588                 return total;
5589
5590         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5591 }
5592
5593 /*
5594  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5595  * according to the scheduling class and "nice" value.
5596  */
5597 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5598 {
5599         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5600         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5601
5602         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5603                 return total;
5604
5605         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5606 }
5607
5608 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5609 {
5610         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5611 }
5612
5613 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5614 {
5615         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5616         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5617         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5618
5619         if (nr_running)
5620                 return load_avg / nr_running;
5621
5622         return 0;
5623 }
5624
5625 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5626 {
5627         /*
5628          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5629          * jiffy will not have built up many flips.
5630          */
5631         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5632                 current->wakee_flips >>= 1;
5633                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5634         }
5635
5636         if (current->last_wakee != p) {
5637                 current->last_wakee = p;
5638                 current->wakee_flips++;
5639         }
5640 }
5641
5642 /*
5643  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5644  *
5645  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5646  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5647  *
5648  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5649  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5650  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5651  *
5652  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5653  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5654  *
5655  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5656  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5657  * socket size.
5658  */
5659 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5660 {
5661         unsigned int master = current->wakee_flips;
5662         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5663         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5664
5665         if (master < slave)
5666                 swap(master, slave);
5667         if (slave < factor || master < slave * factor)
5668                 return 0;
5669         return 1;
5670 }
5671
5672 /*
5673  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5674  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5675  * CPU.
5676  *
5677  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5678  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5679  *
5680  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5681  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5682  *                        for the overloaded case.
5683  */
5684 static int
5685 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5686 {
5687         /*
5688          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5689          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5690          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5691          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5692          *
5693          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5694          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5695          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5696          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5697          * on one CPU.
5698          */
5699         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5700                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5701
5702         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5703                 return this_cpu;
5704
5705         return nr_cpumask_bits;
5706 }
5707
5708 static int
5709 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5710                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5711 {
5712         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5713         unsigned long task_load;
5714
5715         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5716
5717         if (sync) {
5718                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5719
5720                 if (current_load > this_eff_load)
5721                         return this_cpu;
5722
5723                 this_eff_load -= current_load;
5724         }
5725
5726         task_load = task_h_load(p);
5727
5728         this_eff_load += task_load;
5729         if (sched_feat(WA_BIAS))
5730                 this_eff_load *= 100;
5731         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5732
5733         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5734         prev_eff_load -= task_load;
5735         if (sched_feat(WA_BIAS))
5736                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5737         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5738
5739         /*
5740          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5741          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5742          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5743          * idle.
5744          */
5745         if (sync)
5746                 prev_eff_load += 1;
5747
5748         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5749 }
5750
5751 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5752                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5753 {
5754         int target = nr_cpumask_bits;
5755
5756         if (sched_feat(WA_IDLE))
5757                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5758
5759         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5760                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5761
5762         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5763         if (target == nr_cpumask_bits)
5764                 return prev_cpu;
5765
5766         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5767         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5768         return target;
5769 }
5770
5771 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5772
5773 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5774 {
5775         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5776 }
5777
5778 /*
5779  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5780  * domain.
5781  *
5782  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5783  */
5784 static struct sched_group *
5785 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5786                   int this_cpu, int sd_flag)
5787 {
5788         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5789         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5790         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5791         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5792         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5793         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5794         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5795         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5796         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5797                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5798
5799         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5800                 load_idx = sd->wake_idx;
5801
5802         do {
5803                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5804                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5805                 int local_group;
5806                 int i;
5807
5808                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5809                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5810                                         &p->cpus_allowed))
5811                         continue;
5812
5813                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5814                                                sched_group_span(group));
5815
5816                 /*
5817                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5818                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5819                  */
5820                 avg_load = 0;
5821                 runnable_load = 0;
5822                 max_spare_cap = 0;
5823
5824                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5825                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5826                         if (local_group)
5827                                 load = source_load(i, load_idx);
5828                         else
5829                                 load = target_load(i, load_idx);
5830
5831                         runnable_load += load;
5832
5833                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5834
5835                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5836
5837                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5838                                 max_spare_cap = spare_cap;
5839                 }
5840
5841                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5842                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5843                                         group->sgc->capacity;
5844                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5845                                         group->sgc->capacity;
5846
5847                 if (local_group) {
5848                         this_runnable_load = runnable_load;
5849                         this_avg_load = avg_load;
5850                         this_spare = max_spare_cap;
5851                 } else {
5852                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5853                                 /*
5854                                  * The runnable load is significantly smaller
5855                                  * so we can pick this new CPU:
5856                                  */
5857                                 min_runnable_load = runnable_load;
5858                                 min_avg_load = avg_load;
5859                                 idlest = group;
5860                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5861                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5862                                 /*
5863                                  * The runnable loads are close so take the
5864                                  * blocked load into account through avg_load:
5865                                  */
5866                                 min_avg_load = avg_load;
5867                                 idlest = group;
5868                         }
5869
5870                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5871                                 most_spare = max_spare_cap;
5872                                 most_spare_sg = group;
5873                         }
5874                 }
5875         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5876
5877         /*
5878          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5879          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5880          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5881          * so we allow for some task stuffing by using
5882          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5883          *
5884          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5885          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5886          * utilization.
5887          */
5888         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5889                 goto skip_spare;
5890
5891         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5892             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5893                 return NULL;
5894
5895         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5896                 return most_spare_sg;
5897
5898 skip_spare:
5899         if (!idlest)
5900                 return NULL;
5901
5902         /*
5903          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5904          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5905          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5906          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5907          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5908          * staying local.
5909          */
5910         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5911             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5912                 return NULL;
5913
5914         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5915                 return NULL;
5916
5917         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5918              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5919                 return NULL;
5920
5921         return idlest;
5922 }
5923
5924 /*
5925  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5926  */
5927 static int
5928 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5929 {
5930         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5931         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5932         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5933         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5934         int shallowest_idle_cpu = -1;
5935         int i;
5936
5937         /* Check if we have any choice: */
5938         if (group->group_weight == 1)
5939                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5940
5941         /* Traverse only the allowed CPUs */
5942         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5943                 if (available_idle_cpu(i)) {
5944                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5945                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5946                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5947                                 /*
5948                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5949                                  * has the smallest exit latency irrespective
5950                                  * of any idle timestamp.
5951                                  */
5952                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5953                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5954                                 shallowest_idle_cpu = i;
5955                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5956                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5957                                 /*
5958                                  * If equal or no active idle state, then
5959                                  * the most recently idled CPU might have
5960                                  * a warmer cache.
5961                                  */
5962                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5963                                 shallowest_idle_cpu = i;
5964                         }
5965                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5966                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5967                         if (load < min_load) {
5968                                 min_load = load;
5969                                 least_loaded_cpu = i;
5970                         }
5971                 }
5972         }
5973
5974         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5975 }
5976
5977 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5978                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5979 {
5980         int new_cpu = cpu;
5981
5982         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5983                 return prev_cpu;
5984
5985         /*
5986          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5987          * prev_cpu's last_update_time.
5988          */
5989         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5990                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5991
5992         while (sd) {
5993                 struct sched_group *group;
5994                 struct sched_domain *tmp;
5995                 int weight;
5996
5997                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5998                         sd = sd->child;
5999                         continue;
6000                 }
6001
6002                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6003                 if (!group) {
6004                         sd = sd->child;
6005                         continue;
6006                 }
6007
6008                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6009                 if (new_cpu == cpu) {
6010                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6011                         sd = sd->child;
6012                         continue;
6013                 }
6014
6015                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6016                 cpu = new_cpu;
6017                 weight = sd->span_weight;
6018                 sd = NULL;
6019                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6020                         if (weight <= tmp->span_weight)
6021                                 break;
6022                         if (tmp->flags & sd_flag)
6023                                 sd = tmp;
6024                 }
6025         }
6026
6027         return new_cpu;
6028 }
6029
6030 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6031 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6032 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6033
6034 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6035 {
6036         struct sched_domain_shared *sds;
6037
6038         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6039         if (sds)
6040                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6041 }
6042
6043 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6044 {
6045         struct sched_domain_shared *sds;
6046
6047         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6048         if (sds)
6049                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6050
6051         return def;
6052 }
6053
6054 /*
6055  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6056  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6057  *
6058  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6059  * state should be fairly cheap.
6060  */
6061 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6062 {
6063         int core = cpu_of(rq);
6064         int cpu;
6065
6066         rcu_read_lock();
6067         if (test_idle_cores(core, true))
6068                 goto unlock;
6069
6070         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6071                 if (cpu == core)
6072                         continue;
6073
6074                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6075                         goto unlock;
6076         }
6077
6078         set_idle_cores(core, 1);
6079 unlock:
6080         rcu_read_unlock();
6081 }
6082
6083 /*
6084  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6085  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6086  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6087  */
6088 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6089 {
6090         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6091         int core, cpu;
6092
6093         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6094                 return -1;
6095
6096         if (!test_idle_cores(target, false))
6097                 return -1;
6098
6099         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6100
6101         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6102                 bool idle = true;
6103
6104                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6105                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6106                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6107                                 idle = false;
6108                 }
6109
6110                 if (idle)
6111                         return core;
6112         }
6113
6114         /*
6115          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6116          */
6117         set_idle_cores(target, 0);
6118
6119         return -1;
6120 }
6121
6122 /*
6123  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6124  */
6125 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6126 {
6127         int cpu;
6128
6129         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6130                 return -1;
6131
6132         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6133                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6134                         continue;
6135                 if (available_idle_cpu(cpu))
6136                         return cpu;
6137         }
6138
6139         return -1;
6140 }
6141
6142 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6143
6144 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6145 {
6146         return -1;
6147 }
6148
6149 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6150 {
6151         return -1;
6152 }
6153
6154 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6155
6156 /*
6157  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6158  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6159  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6160  */
6161 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6162 {
6163         struct sched_domain *this_sd;
6164         u64 avg_cost, avg_idle;
6165         u64 time, cost;
6166         s64 delta;
6167         int cpu, nr = INT_MAX;
6168
6169         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6170         if (!this_sd)
6171                 return -1;
6172
6173         /*
6174          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6175          * particularly is sensitive here.
6176          */
6177         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6178         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6179
6180         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6181                 return -1;
6182
6183         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6184                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6185                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6186                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6187                 else
6188                         nr = 4;
6189         }
6190
6191         time = local_clock();
6192
6193         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6194                 if (!--nr)
6195                         return -1;
6196                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6197                         continue;
6198                 if (available_idle_cpu(cpu))
6199                         break;
6200         }
6201
6202         time = local_clock() - time;
6203         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6204         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6205         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6206
6207         return cpu;
6208 }
6209
6210 /*
6211  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6212  */
6213 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6214 {
6215         struct sched_domain *sd;
6216         int i, recent_used_cpu;
6217
6218         if (available_idle_cpu(target))
6219                 return target;
6220
6221         /*
6222          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6223          */
6224         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6225                 return prev;
6226
6227         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6228         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6229         if (recent_used_cpu != prev &&
6230             recent_used_cpu != target &&
6231             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6232             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6233             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6234                 /*
6235                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6236                  * candidate for the next wake:
6237                  */
6238                 p->recent_used_cpu = prev;
6239                 return recent_used_cpu;
6240         }
6241
6242         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6243         if (!sd)
6244                 return target;
6245
6246         i = select_idle_core(p, sd, target);
6247         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6248                 return i;
6249
6250         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6251         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6252                 return i;
6253
6254         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6255         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6256                 return i;
6257
6258         return target;
6259 }
6260
6261 /**
6262  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6263  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6264  *
6265  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6266  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6267  * (ie cpu_capacity).
6268  *
6269  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6270  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6271  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6272  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6273  * (arch_scale_freq_capacity()).
6274  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6275  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6276  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6277  *
6278  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6279  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6280  * currently RUNNABLE on that CPU.
6281  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6282  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6283  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6284  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6285  *
6286  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6287  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6288  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6289  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6290  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6291  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6292  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6293  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6294  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6295  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6296  *
6297  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6298  */
6299 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6300 {
6301         struct cfs_rq *cfs_rq;
6302         unsigned int util;
6303
6304         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6305         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6306
6307         if (sched_feat(UTIL_EST))
6308                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6309
6310         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6311 }
6312
6313 /*
6314  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6315  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6316  * @p: the task which utilization should be discounted
6317  *
6318  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6319  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6320  * execution on that CPU.
6321  *
6322  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6323  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6324  * contributing to the CPU utilization.
6325  */
6326 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6327 {
6328         struct cfs_rq *cfs_rq;
6329         unsigned int util;
6330
6331         /* Task has no contribution or is new */
6332         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6333                 return cpu_util(cpu);
6334
6335         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6336         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6337
6338         /* Discount task's util from CPU's util */
6339         lsub_positive(&util, task_util(p));
6340
6341         /*
6342          * Covered cases:
6343          *
6344          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6345          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6346          *    and thus we return:
6347          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6348          *
6349          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6350          *    IDLE, then:
6351          *      cpu_util >= task_util
6352          *      cpu_util > util_est (== 0)
6353          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6354          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6355          *
6356          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6357          *      util_est > cpu_util
6358          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6359          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6360          *    considering the expected utilization of tasks already
6361          *    runnable on that CPU.
6362          *
6363          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6364          * covered by the following code when estimated utilization is
6365          * enabled.
6366          */
6367         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6368                 unsigned int estimated =
6369                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6370
6371                 /*
6372                  * Despite the following checks we still have a small window
6373                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6374                  * races with LB's detach_task():
6375                  *
6376                  *   detach_task()
6377                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6378                  *     ---------------------------------- A
6379                  *     deactivate_task()                   \
6380                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6381                  *         util_est_dequeue()              /
6382                  *     ---------------------------------- B
6383                  *
6384                  * The additional check on "current == p" it's required to
6385                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6386                  * reducing the chances for the above race.
6387                  */
6388                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6389                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6390
6391                 util = max(util, estimated);
6392         }
6393
6394         /*
6395          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6396          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6397          * the cpu_util call.
6398          */
6399         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6400 }
6401
6402 /*
6403  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6404  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6405  *
6406  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6407  * BALANCE_WAKE sort things out.
6408  */
6409 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6410 {
6411         long min_cap, max_cap;
6412
6413         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6414                 return 0;
6415
6416         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6417         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6418
6419         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6420         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6421                 return 0;
6422
6423         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6424         sync_entity_load_avg(&p->se);
6425
6426         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6427 }
6428
6429 /*
6430  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6431  * to @dst_cpu.
6432  */
6433 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6434 {
6435         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6436         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6437
6438         /*
6439          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6440          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6441          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6442          * util_avg should already be correct.
6443          */
6444         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6445                 sub_positive(&util, task_util(p));
6446         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6447                 util += task_util(p);
6448
6449         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6450                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6451
6452                 /*
6453                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6454                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6455                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6456                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6457                  */
6458                 if (dst_cpu == cpu)
6459                         util_est += _task_util_est(p);
6460
6461                 util = max(util, util_est);
6462         }
6463
6464         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6465 }
6466
6467 /*
6468  * compute_energy(): Estimates the energy that would be consumed if @p was
6469  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6470  * landscape of the * CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6471  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6472  * task.
6473  */
6474 static long
6475 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6476 {
6477         long util, max_util, sum_util, energy = 0;
6478         int cpu;
6479
6480         for (; pd; pd = pd->next) {
6481                 max_util = sum_util = 0;
6482                 /*
6483                  * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by
6484                  * CPUs of another rd if they belong to the same performance
6485                  * domain. So, account for the utilization of these CPUs too
6486                  * by masking pd with cpu_online_mask instead of the rd span.
6487                  *
6488                  * If an entire performance domain is outside of the current rd,
6489                  * it will not appear in its pd list and will not be accounted
6490                  * by compute_energy().
6491                  */
6492                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask) {
6493                         util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6494                         util = schedutil_energy_util(cpu, util);
6495                         max_util = max(util, max_util);
6496                         sum_util += util;
6497                 }
6498
6499                 energy += em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6500         }
6501
6502         return energy;
6503 }
6504
6505 /*
6506  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6507  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6508  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6509  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6510  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6511  *
6512  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6513  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6514  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6515  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6516  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6517  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6518  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6519  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6520  * the best candidates of the performance domain.
6521  *
6522  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6523  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6524  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6525  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6526  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6527  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6528  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6529  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6530  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6531  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6532  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6533  *
6534  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6535  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6536  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6537  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6538  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6539  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6540  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6541  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6542  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6543  */
6544
6545 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6546 {
6547         unsigned long prev_energy = ULONG_MAX, best_energy = ULONG_MAX;
6548         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6549         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6550         struct perf_domain *head, *pd;
6551         unsigned long cpu_cap, util;
6552         struct sched_domain *sd;
6553
6554         rcu_read_lock();
6555         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6556         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6557                 goto fail;
6558         head = pd;
6559
6560         /*
6561          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6562          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6563          */
6564         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6565         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6566                 sd = sd->parent;
6567         if (!sd)
6568                 goto fail;
6569
6570         sync_entity_load_avg(&p->se);
6571         if (!task_util_est(p))
6572                 goto unlock;
6573
6574         for (; pd; pd = pd->next) {
6575                 unsigned long cur_energy, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6576                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6577
6578                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6579                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6580                                 continue;
6581
6582                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6583                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6584                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6585                         if (cpu_cap * 1024 < util * capacity_margin)
6586                                 continue;
6587
6588                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6589                         if (cpu == prev_cpu) {
6590                                 prev_energy = compute_energy(p, prev_cpu, head);
6591                                 best_energy = min(best_energy, prev_energy);
6592                                 continue;
6593                         }
6594
6595                         /*
6596                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6597                          * the performance domain
6598                          */
6599                         spare_cap = cpu_cap - util;
6600                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6601                                 max_spare_cap = spare_cap;
6602                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6603                         }
6604                 }
6605
6606                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6607                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6608                         cur_energy = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, head);
6609                         if (cur_energy < best_energy) {
6610                                 best_energy = cur_energy;
6611                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6612                         }
6613                 }
6614         }
6615 unlock:
6616         rcu_read_unlock();
6617
6618         /*
6619          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6620          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6621          */
6622         if (prev_energy == ULONG_MAX)
6623                 return best_energy_cpu;
6624
6625         if ((prev_energy - best_energy) > (prev_energy >> 4))
6626                 return best_energy_cpu;
6627
6628         return prev_cpu;
6629
6630 fail:
6631         rcu_read_unlock();
6632
6633         return -1;
6634 }
6635
6636 /*
6637  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6638  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6639  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6640  *
6641  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6642  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6643  *
6644  * Returns the target CPU number.
6645  *
6646  * preempt must be disabled.
6647  */
6648 static int
6649 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6650 {
6651         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6652         int cpu = smp_processor_id();
6653         int new_cpu = prev_cpu;
6654         int want_affine = 0;
6655         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6656
6657         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6658                 record_wakee(p);
6659
6660                 if (sched_energy_enabled()) {
6661                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6662                         if (new_cpu >= 0)
6663                                 return new_cpu;
6664                         new_cpu = prev_cpu;
6665                 }
6666
6667                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6668                               cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6669         }
6670
6671         rcu_read_lock();
6672         for_each_domain(cpu, tmp) {
6673                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6674                         break;
6675
6676                 /*
6677                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6678                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6679                  */
6680                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6681                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6682                         if (cpu != prev_cpu)
6683                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6684
6685                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6686                         break;
6687                 }
6688
6689                 if (tmp->flags & sd_flag)
6690                         sd = tmp;
6691                 else if (!want_affine)
6692                         break;
6693         }
6694
6695         if (unlikely(sd)) {
6696                 /* Slow path */
6697                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6698         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6699                 /* Fast path */
6700
6701                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6702
6703                 if (want_affine)
6704                         current->recent_used_cpu = cpu;
6705         }
6706         rcu_read_unlock();
6707
6708         return new_cpu;
6709 }
6710
6711 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6712
6713 /*
6714  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6715  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6716  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6717  */
6718 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6719 {
6720         /*
6721          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6722          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6723          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6724          * the task on the new runqueue.
6725          */
6726         if (p->state == TASK_WAKING) {
6727                 struct sched_entity *se = &p->se;
6728                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6729                 u64 min_vruntime;
6730
6731 #ifndef CONFIG_64BIT
6732                 u64 min_vruntime_copy;
6733
6734                 do {
6735                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6736                         smp_rmb();
6737                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6738                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6739 #else
6740                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6741 #endif
6742
6743                 se->vruntime -= min_vruntime;
6744         }
6745
6746         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6747                 /*
6748                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6749                  * rq->lock and can modify state directly.
6750                  */
6751                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6752                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6753
6754         } else {
6755                 /*
6756                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6757                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6758                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6759                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6760                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6761                  * sounds not bad.
6762                  */
6763                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6764         }
6765
6766         /* Tell new CPU we are migrated */
6767         p->se.avg.last_update_time = 0;
6768
6769         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6770         p->se.exec_start = 0;
6771
6772         update_scan_period(p, new_cpu);
6773 }
6774
6775 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6776 {
6777         remove_entity_load_avg(&p->se);
6778 }
6779 #endif /* CONFIG_SMP */
6780
6781 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6782 {
6783         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6784
6785         /*
6786          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6787          * to virtual-time in his units.
6788          *
6789          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6790          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6791          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6792          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6793          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6794          *
6795          * This is especially important for buddies when the leftmost
6796          * task is higher priority than the buddy.
6797          */
6798         return calc_delta_fair(gran, se);
6799 }
6800
6801 /*
6802  * Should 'se' preempt 'curr'.
6803  *
6804  *             |s1
6805  *        |s2
6806  *   |s3
6807  *         g
6808  *      |<--->|c
6809  *
6810  *  w(c, s1) = -1
6811  *  w(c, s2) =  0
6812  *  w(c, s3) =  1
6813  *
6814  */
6815 static int
6816 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6817 {
6818         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6819
6820         if (vdiff <= 0)
6821                 return -1;
6822
6823         gran = wakeup_gran(se);
6824         if (vdiff > gran)
6825                 return 1;
6826
6827         return 0;
6828 }
6829
6830 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6831 {
6832         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6833                 return;
6834
6835         for_each_sched_entity(se) {
6836                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6837                         return;
6838                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6839         }
6840 }
6841
6842 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6843 {
6844         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6845                 return;
6846
6847         for_each_sched_entity(se) {
6848                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6849                         return;
6850                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6851         }
6852 }
6853
6854 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6855 {
6856         for_each_sched_entity(se)
6857                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6858 }
6859
6860 /*
6861  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6862  */
6863 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6864 {
6865         struct task_struct *curr = rq->curr;
6866         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6867         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6868         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6869         int next_buddy_marked = 0;
6870
6871         if (unlikely(se == pse))
6872                 return;
6873
6874         /*
6875          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6876          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6877          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6878          * next-buddy nomination below.
6879          */
6880         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6881                 return;
6882
6883         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6884                 set_next_buddy(pse);
6885                 next_buddy_marked = 1;
6886         }
6887
6888         /*
6889          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6890          * wake up path.
6891          *
6892          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6893          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6894          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6895          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6896          * below.
6897          */
6898         if (test_tsk_need_resched(curr))
6899                 return;
6900
6901         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6902         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6903             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6904                 goto preempt;
6905
6906         /*
6907          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6908          * is driven by the tick):
6909          */
6910         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6911                 return;
6912
6913         find_matching_se(&se, &pse);
6914         update_curr(cfs_rq_of(se));
6915         BUG_ON(!pse);
6916         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6917                 /*
6918                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6919                  * triggering this preemption.
6920                  */
6921                 if (!next_buddy_marked)
6922                         set_next_buddy(pse);
6923                 goto preempt;
6924         }
6925
6926         return;
6927
6928 preempt:
6929         resched_curr(rq);
6930         /*
6931          * Only set the backward buddy when the current task is still
6932          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6933          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6934          * point, either of which can * drop the rq lock.
6935          *
6936          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6937          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6938          */
6939         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6940                 return;
6941
6942         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6943                 set_last_buddy(se);
6944 }
6945
6946 static struct task_struct *
6947 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6948 {
6949         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6950         struct sched_entity *se;
6951         struct task_struct *p;
6952         int new_tasks;
6953
6954 again:
6955         if (!cfs_rq->nr_running)
6956                 goto idle;
6957
6958 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6959         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6960                 goto simple;
6961
6962         /*
6963          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6964          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6965          *
6966          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6967          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6968          */
6969
6970         do {
6971                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6972
6973                 /*
6974                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6975                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6976                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6977                  * forget we've ever seen it.
6978                  */
6979                 if (curr) {
6980                         if (curr->on_rq)
6981                                 update_curr(cfs_rq);
6982                         else
6983                                 curr = NULL;
6984
6985                         /*
6986                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6987                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6988                          * Therefore the nr_running test will indeed
6989                          * be correct.
6990                          */
6991                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6992                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6993
6994                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6995                                         goto idle;
6996
6997                                 goto simple;
6998                         }
6999                 }
7000
7001                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7002                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7003         } while (cfs_rq);
7004
7005         p = task_of(se);
7006
7007         /*
7008          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7009          * is a different task than we started out with, try and touch the
7010          * least amount of cfs_rqs.
7011          */
7012         if (prev != p) {
7013                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7014
7015                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7016                         int se_depth = se->depth;
7017                         int pse_depth = pse->depth;
7018
7019                         if (se_depth <= pse_depth) {
7020                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7021                                 pse = parent_entity(pse);
7022                         }
7023                         if (se_depth >= pse_depth) {
7024                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7025                                 se = parent_entity(se);
7026                         }
7027                 }
7028
7029                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7030                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7031         }
7032
7033         goto done;
7034 simple:
7035 #endif
7036
7037         put_prev_task(rq, prev);
7038
7039         do {
7040                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7041                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7042                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7043         } while (cfs_rq);
7044
7045         p = task_of(se);
7046
7047 done: __maybe_unused;
7048 #ifdef CONFIG_SMP
7049         /*
7050          * Move the next running task to the front of
7051          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7052          * one.
7053          */
7054         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7055 #endif
7056
7057         if (hrtick_enabled(rq))
7058                 hrtick_start_fair(rq, p);
7059
7060         update_misfit_status(p, rq);
7061
7062         return p;
7063
7064 idle:
7065         update_misfit_status(NULL, rq);
7066         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
7067
7068         /*
7069          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7070          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7071          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7072          */
7073         if (new_tasks < 0)
7074                 return RETRY_TASK;
7075
7076         if (new_tasks > 0)
7077                 goto again;
7078
7079         /*
7080          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7081          * lost_idle_time of clock_pelt
7082          */
7083         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7084
7085         return NULL;
7086 }
7087
7088 /*
7089  * Account for a descheduled task:
7090  */
7091 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7092 {
7093         struct sched_entity *se = &prev->se;
7094         struct cfs_rq *cfs_rq;
7095
7096         for_each_sched_entity(se) {
7097                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7098                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7099         }
7100 }
7101
7102 /*
7103  * sched_yield() is very simple
7104  *
7105  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7106  */
7107 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7108 {
7109         struct task_struct *curr = rq->curr;
7110         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7111         struct sched_entity *se = &curr->se;
7112
7113         /*
7114          * Are we the only task in the tree?
7115          */
7116         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7117                 return;
7118
7119         clear_buddies(cfs_rq, se);
7120
7121         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7122                 update_rq_clock(rq);
7123                 /*
7124                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7125                  */
7126                 update_curr(cfs_rq);
7127                 /*
7128                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7129                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7130                  * and double the fastpath cost.
7131                  */
7132                 rq_clock_skip_update(rq);
7133         }
7134
7135         set_skip_buddy(se);
7136 }
7137
7138 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7139 {
7140         struct sched_entity *se = &p->se;
7141
7142         /* throttled hierarchies are not runnable */
7143         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7144                 return false;
7145
7146         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7147         set_next_buddy(se);
7148
7149         yield_task_fair(rq);
7150
7151         return true;
7152 }
7153
7154 #ifdef CONFIG_SMP
7155 /**************************************************
7156  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7157  *
7158  * BASICS
7159  *
7160  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7161  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7162  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7163  *
7164  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7165  *
7166  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7167  * W_i,0 is defined as:
7168  *
7169  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7170  *
7171  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7172  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7173  *
7174  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7175  * weight:
7176  *
7177  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7178  *
7179  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7180  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7181  * can also include other factors [XXX].
7182  *
7183  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7184  * directly from (1):
7185  *
7186  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7187  *
7188  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7189  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7190  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7191  *
7192  * [XXX expand on:
7193  *     - infeasible weights;
7194  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7195  *
7196  *
7197  * SCHED DOMAINS
7198  *
7199  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7200  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7201  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7202  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7203  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7204  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7205  * the groups.
7206  *
7207  * This yields:
7208  *
7209  *     log_2 n     1     n
7210  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7211  *     i = 0      2^i   2^i
7212  *                               `- size of each group
7213  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7214  *         |         `- freq
7215  *         `- sum over all levels
7216  *
7217  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7218  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7219  *
7220  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7221  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7222  *
7223  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7224  *
7225  *             log_2 n
7226  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7227  *             k = 0
7228  *
7229  * And you'll find that:
7230  *
7231  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7232  *
7233  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7234  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7235  * of:
7236  *
7237  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7238  *
7239  *
7240  * WORK CONSERVING
7241  *
7242  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7243  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7244  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7245  *
7246  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7247  * time.
7248  *
7249  * [XXX more?]
7250  *
7251  *
7252  * CGROUPS
7253  *
7254  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7255  *
7256  *                                s_k,i
7257  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7258  *                                 S_k
7259  *
7260  * Where
7261  *
7262  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7263  *
7264  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7265  *
7266  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7267  * property.
7268  *
7269  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7270  *      rewrite all of this once again.]
7271  */
7272
7273 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7274
7275 enum fbq_type { regular, remote, all };
7276
7277 enum group_type {
7278         group_other = 0,
7279         group_misfit_task,
7280         group_imbalanced,
7281         group_overloaded,
7282 };
7283
7284 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7285 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7286 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7287 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7288 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7289 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7290
7291 struct lb_env {
7292         struct sched_domain     *sd;
7293
7294         struct rq               *src_rq;
7295         int                     src_cpu;
7296
7297         int                     dst_cpu;
7298         struct rq               *dst_rq;
7299
7300         struct cpumask          *dst_grpmask;
7301         int                     new_dst_cpu;
7302         enum cpu_idle_type      idle;
7303         long                    imbalance;
7304         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7305         struct cpumask          *cpus;
7306
7307         unsigned int            flags;
7308
7309         unsigned int            loop;
7310         unsigned int            loop_break;
7311         unsigned int            loop_max;
7312
7313         enum fbq_type           fbq_type;
7314         enum group_type         src_grp_type;
7315         struct list_head        tasks;
7316 };
7317
7318 /*
7319  * Is this task likely cache-hot:
7320  */
7321 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7322 {
7323         s64 delta;
7324
7325         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7326
7327         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7328                 return 0;
7329
7330         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7331                 return 0;
7332
7333         /*
7334          * Buddy candidates are cache hot:
7335          */
7336         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7337                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7338                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7339                 return 1;
7340
7341         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7342                 return 1;
7343         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7344                 return 0;
7345
7346         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7347
7348         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7349 }
7350
7351 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7352 /*
7353  * Returns 1, if task migration degrades locality
7354  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7355  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7356  */
7357 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7358 {
7359         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7360         unsigned long src_weight, dst_weight;
7361         int src_nid, dst_nid, dist;
7362
7363         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7364                 return -1;
7365
7366         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7367                 return -1;
7368
7369         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7370         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7371
7372         if (src_nid == dst_nid)
7373                 return -1;
7374
7375         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7376         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7377                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7378                         return 1;
7379                 else
7380                         return -1;
7381         }
7382
7383         /* Encourage migration to the preferred node. */
7384         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7385                 return 0;
7386
7387         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7388         if (env->idle == CPU_IDLE)
7389                 return -1;
7390
7391         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7392         if (numa_group) {
7393                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7394                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7395         } else {
7396                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7397                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7398         }
7399
7400         return dst_weight < src_weight;
7401 }
7402
7403 #else
7404 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7405                                              struct lb_env *env)
7406 {
7407         return -1;
7408 }
7409 #endif
7410
7411 /*
7412  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7413  */
7414 static
7415 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7416 {
7417         int tsk_cache_hot;
7418
7419         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7420
7421         /*
7422          * We do not migrate tasks that are:
7423          * 1) throttled_lb_pair, or
7424          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7425          * 3) running (obviously), or
7426          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7427          */
7428         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7429                 return 0;
7430
7431         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7432                 int cpu;
7433
7434                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7435
7436                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7437
7438                 /*
7439                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7440                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7441                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7442                  *
7443                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7444                  * already computed one in current iteration.
7445                  */
7446                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7447                         return 0;
7448
7449                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7450                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7451                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7452                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7453                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7454                                 break;
7455                         }
7456                 }
7457
7458                 return 0;
7459         }
7460
7461         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7462         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7463
7464         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7465                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7466                 return 0;
7467         }
7468
7469         /*
7470          * Aggressive migration if:
7471          * 1) destination numa is preferred
7472          * 2) task is cache cold, or
7473          * 3) too many balance attempts have failed.
7474          */
7475         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7476         if (tsk_cache_hot == -1)
7477                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7478
7479         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7480             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7481                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7482                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7483                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7484                 }
7485                 return 1;
7486         }
7487
7488         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7489         return 0;
7490 }
7491
7492 /*
7493  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7494  */
7495 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7496 {
7497         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7498
7499         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7500         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7501         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7502 }
7503
7504 /*
7505  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7506  * part of active balancing operations within "domain".
7507  *
7508  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7509  */
7510 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7511 {
7512         struct task_struct *p;
7513
7514         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7515
7516         list_for_each_entry_reverse(p,
7517                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7518                 if (!can_migrate_task(p, env))
7519                         continue;
7520
7521                 detach_task(p, env);
7522
7523                 /*
7524                  * Right now, this is only the second place where
7525                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7526                  * so we can safely collect stats here rather than
7527                  * inside detach_tasks().
7528                  */
7529                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7530                 return p;
7531         }
7532         return NULL;
7533 }
7534
7535 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7536
7537 /*
7538  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7539  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7540  *
7541  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7542  */
7543 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7544 {
7545         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7546         struct task_struct *p;
7547         unsigned long load;
7548         int detached = 0;
7549
7550         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7551
7552         if (env->imbalance <= 0)
7553                 return 0;
7554
7555         while (!list_empty(tasks)) {
7556                 /*
7557                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7558                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7559                  */
7560                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7561                         break;
7562
7563                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7564
7565                 env->loop++;
7566                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7567                 if (env->loop > env->loop_max)
7568                         break;
7569
7570                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7571                 if (env->loop > env->loop_break) {
7572                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7573                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7574                         break;
7575                 }
7576
7577                 if (!can_migrate_task(p, env))
7578                         goto next;
7579
7580                 load = task_h_load(p);
7581
7582                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7583                         goto next;
7584
7585                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7586                         goto next;
7587
7588                 detach_task(p, env);
7589                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7590
7591                 detached++;
7592                 env->imbalance -= load;
7593
7594 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7595                 /*
7596                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7597                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7598                  * the critical section.
7599                  */
7600                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7601                         break;
7602 #endif
7603
7604                 /*
7605                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7606                  * weighted load.
7607                  */
7608                 if (env->imbalance <= 0)
7609                         break;
7610
7611                 continue;
7612 next:
7613                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7614         }
7615
7616         /*
7617          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7618          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7619          * than inside detach_one_task().
7620          */
7621         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7622
7623         return detached;
7624 }
7625
7626 /*
7627  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7628  */
7629 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7630 {
7631         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7632
7633         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7634         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7635         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7636         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7637 }
7638
7639 /*
7640  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7641  * its new rq.
7642  */
7643 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7644 {
7645         struct rq_flags rf;
7646
7647         rq_lock(rq, &rf);
7648         update_rq_clock(rq);
7649         attach_task(rq, p);
7650         rq_unlock(rq, &rf);
7651 }
7652
7653 /*
7654  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7655  * new rq.
7656  */
7657 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7658 {
7659         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7660         struct task_struct *p;
7661         struct rq_flags rf;
7662
7663         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7664         update_rq_clock(env->dst_rq);
7665
7666         while (!list_empty(tasks)) {
7667                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7668                 list_del_init(&p->se.group_node);
7669
7670                 attach_task(env->dst_rq, p);
7671         }
7672
7673         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7674 }
7675
7676 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7677 {
7678         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7679                 return true;
7680
7681         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7682                 return true;
7683
7684         return false;
7685 }
7686
7687 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7688 {
7689         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7690                 return true;
7691
7692         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7693                 return true;
7694
7695 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7696         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7697                 return true;
7698 #endif
7699
7700         return false;
7701 }
7702
7703 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7704
7705 static void update_blocked_averages(int cpu)
7706 {
7707         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7708         struct cfs_rq *cfs_rq;
7709         const struct sched_class *curr_class;
7710         struct rq_flags rf;
7711         bool done = true;
7712
7713         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7714         update_rq_clock(rq);
7715
7716         /*
7717          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7718          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7719          */
7720         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7721                 struct sched_entity *se;
7722
7723                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq))
7724                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7725
7726                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7727                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7728                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7729                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7730
7731                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7732                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7733                         done = false;
7734         }
7735
7736         curr_class = rq->curr->sched_class;
7737         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7738         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7739         update_irq_load_avg(rq, 0);
7740         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7741         if (others_have_blocked(rq))
7742                 done = false;
7743
7744 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7745         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7746         if (done)
7747                 rq->has_blocked_load = 0;
7748 #endif
7749         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7750 }
7751
7752 /*
7753  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7754  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7755  * group is a fraction of its parents load.
7756  */
7757 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7758 {
7759         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7760         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7761         unsigned long now = jiffies;
7762         unsigned long load;
7763
7764         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7765                 return;
7766
7767         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7768         for_each_sched_entity(se) {
7769                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7770                 cfs_rq->h_load_next = se;
7771                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7772                         break;
7773         }
7774
7775         if (!se) {
7776                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7777                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7778         }
7779
7780         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7781                 load = cfs_rq->h_load;
7782                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7783                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7784                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7785                 cfs_rq->h_load = load;
7786                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7787         }
7788 }
7789
7790 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7791 {
7792         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7793
7794         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7795         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7796                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7797 }
7798 #else
7799 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7800 {
7801         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7802         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7803         const struct sched_class *curr_class;
7804         struct rq_flags rf;
7805
7806         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7807         update_rq_clock(rq);
7808         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7809
7810         curr_class = rq->curr->sched_class;
7811         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7812         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7813         update_irq_load_avg(rq, 0);
7814 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7815         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7816         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7817                 rq->has_blocked_load = 0;
7818 #endif
7819         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7820 }
7821
7822 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7823 {
7824         return p->se.avg.load_avg;
7825 }
7826 #endif
7827
7828 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7829
7830 /*
7831  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7832  */
7833 struct sg_lb_stats {
7834         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7835         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7836         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7837         unsigned long load_per_task;
7838         unsigned long group_capacity;
7839         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7840         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7841         unsigned int idle_cpus;
7842         unsigned int group_weight;
7843         enum group_type group_type;
7844         int group_no_capacity;
7845         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7846 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7847         unsigned int nr_numa_running;
7848         unsigned int nr_preferred_running;
7849 #endif
7850 };
7851
7852 /*
7853  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7854  *               during load balancing.
7855  */
7856 struct sd_lb_stats {
7857         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7858         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7859         unsigned long total_running;
7860         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7861         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7862         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7863
7864         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7865         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7866 };
7867
7868 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7869 {
7870         /*
7871          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7872          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7873          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7874          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7875          */
7876         *sds = (struct sd_lb_stats){
7877                 .busiest = NULL,
7878                 .local = NULL,
7879                 .total_running = 0UL,
7880                 .total_load = 0UL,
7881                 .total_capacity = 0UL,
7882                 .busiest_stat = {
7883                         .avg_load = 0UL,
7884                         .sum_nr_running = 0,
7885                         .group_type = group_other,
7886                 },
7887         };
7888 }
7889
7890 /**
7891  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7892  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7893  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7894  *
7895  * Return: The load index.
7896  */
7897 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7898                                         enum cpu_idle_type idle)
7899 {
7900         int load_idx;
7901
7902         switch (idle) {
7903         case CPU_NOT_IDLE:
7904                 load_idx = sd->busy_idx;
7905                 break;
7906
7907         case CPU_NEWLY_IDLE:
7908                 load_idx = sd->newidle_idx;
7909                 break;
7910         default:
7911                 load_idx = sd->idle_idx;
7912                 break;
7913         }
7914
7915         return load_idx;
7916 }
7917
7918 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7919 {
7920         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7921         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7922         unsigned long used, free;
7923         unsigned long irq;
7924
7925         irq = cpu_util_irq(rq);
7926
7927         if (unlikely(irq >= max))
7928                 return 1;
7929
7930         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7931         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7932
7933         if (unlikely(used >= max))
7934                 return 1;
7935
7936         free = max - used;
7937
7938         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7939 }
7940
7941 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7942 {
7943         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7944         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7945
7946         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7947
7948         if (!capacity)
7949                 capacity = 1;
7950
7951         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7952         sdg->sgc->capacity = capacity;
7953         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7954         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7955 }
7956
7957 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7958 {
7959         struct sched_domain *child = sd->child;
7960         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7961         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7962         unsigned long interval;
7963
7964         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7965         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7966         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7967
7968         if (!child) {
7969                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7970                 return;
7971         }
7972
7973         capacity = 0;
7974         min_capacity = ULONG_MAX;
7975         max_capacity = 0;
7976
7977         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7978                 /*
7979                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7980                  * span the current group.
7981                  */
7982
7983                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7984                         struct sched_group_capacity *sgc;
7985                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7986
7987                         /*
7988                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7989                          * gets here before we've attached the domains to the
7990                          * runqueues.
7991                          *
7992                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7993                          * in update_cpu_capacity().
7994                          *
7995                          * This avoids capacity from being 0 and
7996                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7997                          */
7998                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7999                                 capacity += capacity_of(cpu);
8000                         } else {
8001                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
8002                                 capacity += sgc->capacity;
8003                         }
8004
8005                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
8006                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
8007                 }
8008         } else  {
8009                 /*
8010                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8011                  * span the current group.
8012                  */
8013
8014                 group = child->groups;
8015                 do {
8016                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8017
8018                         capacity += sgc->capacity;
8019                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8020                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8021                         group = group->next;
8022                 } while (group != child->groups);
8023         }
8024
8025         sdg->sgc->capacity = capacity;
8026         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8027         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8028 }
8029
8030 /*
8031  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8032  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8033  * Return true is the capacity is reduced
8034  */
8035 static inline int
8036 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8037 {
8038         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8039                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8040 }
8041
8042 /*
8043  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8044  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
8045  *
8046  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8047  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8048  * Something like:
8049  *
8050  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8051  *              *     * * *
8052  *
8053  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8054  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8055  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8056  *
8057  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8058  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8059  * moving tasks due to affinity constraints.
8060  *
8061  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8062  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8063  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8064  * to create an effective group imbalance.
8065  *
8066  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8067  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8068  * subtle and fragile situation.
8069  */
8070
8071 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8072 {
8073         return group->sgc->imbalance;
8074 }
8075
8076 /*
8077  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8078  * be used by some tasks.
8079  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8080  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8081  * available capacity for CFS tasks.
8082  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8083  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8084  * capacity in meaningful for the load balancer.
8085  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8086  * any benefit for the load balance.
8087  */
8088 static inline bool
8089 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8090 {
8091         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8092                 return true;
8093
8094         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8095                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8096                 return true;
8097
8098         return false;
8099 }
8100
8101 /*
8102  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8103  *  handle.
8104  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8105  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8106  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8107  *  false.
8108  */
8109 static inline bool
8110 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8111 {
8112         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8113                 return false;
8114
8115         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8116                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8117                 return true;
8118
8119         return false;
8120 }
8121
8122 /*
8123  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8124  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8125  */
8126 static inline bool
8127 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8128 {
8129         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8130                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8131 }
8132
8133 /*
8134  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8135  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8136  */
8137 static inline bool
8138 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8139 {
8140         return sg->sgc->max_capacity * capacity_margin <
8141                                                 ref->sgc->max_capacity * 1024;
8142 }
8143
8144 static inline enum
8145 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8146                           struct sg_lb_stats *sgs)
8147 {
8148         if (sgs->group_no_capacity)
8149                 return group_overloaded;
8150
8151         if (sg_imbalanced(group))
8152                 return group_imbalanced;
8153
8154         if (sgs->group_misfit_task_load)
8155                 return group_misfit_task;
8156
8157         return group_other;
8158 }
8159
8160 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8161 {
8162 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8163         unsigned int cpu = rq->cpu;
8164
8165         if (!rq->has_blocked_load)
8166                 return false;
8167
8168         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8169                 return false;
8170
8171         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8172                 return true;
8173
8174         update_blocked_averages(cpu);
8175
8176         return rq->has_blocked_load;
8177 #else
8178         return false;
8179 #endif
8180 }
8181
8182 /**
8183  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8184  * @env: The load balancing environment.
8185  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8186  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8187  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8188  */
8189 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8190                                       struct sched_group *group,
8191                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8192                                       int *sg_status)
8193 {
8194         int local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8195         int load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8196         unsigned long load;
8197         int i, nr_running;
8198
8199         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8200
8201         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8202                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8203
8204                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8205                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8206
8207                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8208                 if (local_group)
8209                         load = target_load(i, load_idx);
8210                 else
8211                         load = source_load(i, load_idx);
8212
8213                 sgs->group_load += load;
8214                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8215                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8216
8217                 nr_running = rq->nr_running;
8218                 if (nr_running > 1)
8219                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8220
8221                 if (cpu_overutilized(i))
8222                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8223
8224 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8225                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8226                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8227 #endif
8228                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8229                 /*
8230                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8231                  */
8232                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8233                         sgs->idle_cpus++;
8234
8235                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8236                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8237                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8238                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8239                 }
8240         }
8241
8242         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8243         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8244         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8245
8246         if (sgs->sum_nr_running)
8247                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8248
8249         sgs->group_weight = group->group_weight;
8250
8251         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8252         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8253 }
8254
8255 /**
8256  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8257  * @env: The load balancing environment.
8258  * @sds: sched_domain statistics
8259  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8260  * @sgs: sched_group statistics
8261  *
8262  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8263  * busiest group.
8264  *
8265  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8266  * busiest group. %false otherwise.
8267  */
8268 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8269                                    struct sd_lb_stats *sds,
8270                                    struct sched_group *sg,
8271                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8272 {
8273         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8274
8275         /*
8276          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8277          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8278          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8279          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8280          */
8281         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8282             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8283              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
8284                 return false;
8285
8286         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8287                 return true;
8288
8289         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8290                 return false;
8291
8292         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8293                 return false;
8294
8295         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8296                 goto asym_packing;
8297
8298         /*
8299          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8300          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8301          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8302          * power/energy consequences are not considered.
8303          */
8304         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8305             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8306                 return false;
8307
8308         /*
8309          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8310          */
8311         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8312             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8313                 return false;
8314
8315 asym_packing:
8316         /* This is the busiest node in its class. */
8317         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8318                 return true;
8319
8320         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8321         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8322                 return true;
8323         /*
8324          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8325          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8326          * of lower priority than ourself as busy.
8327          */
8328         if (sgs->sum_nr_running &&
8329             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8330                 if (!sds->busiest)
8331                         return true;
8332
8333                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8334                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8335                                       sg->asym_prefer_cpu))
8336                         return true;
8337         }
8338
8339         return false;
8340 }
8341
8342 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8343 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8344 {
8345         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8346                 return regular;
8347         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8348                 return remote;
8349         return all;
8350 }
8351
8352 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8353 {
8354         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8355                 return regular;
8356         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8357                 return remote;
8358         return all;
8359 }
8360 #else
8361 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8362 {
8363         return all;
8364 }
8365
8366 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8367 {
8368         return regular;
8369 }
8370 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8371
8372 /**
8373  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8374  * @env: The load balancing environment.
8375  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8376  */
8377 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8378 {
8379         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8380         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8381         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8382         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8383         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8384         int sg_status = 0;
8385
8386 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8387         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8388                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8389 #endif
8390
8391         do {
8392                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8393                 int local_group;
8394
8395                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8396                 if (local_group) {
8397                         sds->local = sg;
8398                         sgs = local;
8399
8400                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8401                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8402                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8403                 }
8404
8405                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8406
8407                 if (local_group)
8408                         goto next_group;
8409
8410                 /*
8411                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8412                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8413                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8414                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8415                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8416                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8417                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8418                  * the tasks on the system).
8419                  */
8420                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8421                     group_has_capacity(env, local) &&
8422                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8423                         sgs->group_no_capacity = 1;
8424                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8425                 }
8426
8427                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8428                         sds->busiest = sg;
8429                         sds->busiest_stat = *sgs;
8430                 }
8431
8432 next_group:
8433                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8434                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8435                 sds->total_load += sgs->group_load;
8436                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8437
8438                 sg = sg->next;
8439         } while (sg != env->sd->groups);
8440
8441 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8442         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8443             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8444
8445                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8446                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8447         }
8448 #endif
8449
8450         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8451                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8452
8453         if (!env->sd->parent) {
8454                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8455
8456                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8457                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8458
8459                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8460                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8461         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8462                 WRITE_ONCE(env->dst_rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8463         }
8464 }
8465
8466 /**
8467  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8468  *                      sched domain.
8469  *
8470  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8471  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8472  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8473  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8474  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8475  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8476  *
8477  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8478  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8479  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8480  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8481  * number.
8482  *
8483  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8484  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8485  *
8486  * @env: The load balancing environment.
8487  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8488  */
8489 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8490 {
8491         int busiest_cpu;
8492
8493         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8494                 return 0;
8495
8496         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8497                 return 0;
8498
8499         if (!sds->busiest)
8500                 return 0;
8501
8502         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8503         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8504                 return 0;
8505
8506         env->imbalance = sds->busiest_stat.group_load;
8507
8508         return 1;
8509 }
8510
8511 /**
8512  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8513  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8514  *                      load balancing.
8515  * @env: The load balancing environment.
8516  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8517  */
8518 static inline
8519 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8520 {
8521         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8522         unsigned int imbn = 2;
8523         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8524         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8525
8526         local = &sds->local_stat;
8527         busiest = &sds->busiest_stat;
8528
8529         if (!local->sum_nr_running)
8530                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8531         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8532                 imbn = 1;
8533
8534         scaled_busy_load_per_task =
8535                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8536                 busiest->group_capacity;
8537
8538         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8539             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8540                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8541                 return;
8542         }
8543
8544         /*
8545          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8546          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8547          * moving them.
8548          */
8549
8550         capa_now += busiest->group_capacity *
8551                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8552         capa_now += local->group_capacity *
8553                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8554         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8555
8556         /* Amount of load we'd subtract */
8557         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8558                 capa_move += busiest->group_capacity *
8559                             min(busiest->load_per_task,
8560                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8561         }
8562
8563         /* Amount of load we'd add */
8564         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8565             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8566                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8567                       local->group_capacity;
8568         } else {
8569                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8570                       local->group_capacity;
8571         }
8572         capa_move += local->group_capacity *
8573                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8574         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8575
8576         /* Move if we gain throughput */
8577         if (capa_move > capa_now)
8578                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8579 }
8580
8581 /**
8582  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8583  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8584  * @env: load balance environment
8585  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8586  */
8587 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8588 {
8589         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8590         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8591
8592         local = &sds->local_stat;
8593         busiest = &sds->busiest_stat;
8594
8595         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8596                 /*
8597                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8598                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8599                  */
8600                 busiest->load_per_task =
8601                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8602         }
8603
8604         /*
8605          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8606          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8607          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8608          * skipped when updating the busiest sg:
8609          */
8610         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8611             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8612              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8613                 env->imbalance = 0;
8614                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8615         }
8616
8617         /*
8618          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8619          */
8620         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8621             local->group_type   == group_overloaded) {
8622                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8623                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8624                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8625                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8626                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8627                 } else
8628                         load_above_capacity = ~0UL;
8629         }
8630
8631         /*
8632          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8633          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8634          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8635          * we also don't want to reduce the group load below the group
8636          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8637          */
8638         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8639
8640         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8641         env->imbalance = min(
8642                 max_pull * busiest->group_capacity,
8643                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8644         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8645
8646         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8647         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8648                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8649                                        busiest->group_misfit_task_load);
8650         }
8651
8652         /*
8653          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8654          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8655          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8656          * moved
8657          */
8658         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8659                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8660 }
8661
8662 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8663
8664 /**
8665  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8666  * if there is an imbalance.
8667  *
8668  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8669  * to restore balance.
8670  *
8671  * @env: The load balancing environment.
8672  *
8673  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8674  */
8675 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8676 {
8677         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8678         struct sd_lb_stats sds;
8679
8680         init_sd_lb_stats(&sds);
8681
8682         /*
8683          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8684          * this level.
8685          */
8686         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8687
8688         if (sched_energy_enabled()) {
8689                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8690
8691                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8692                         goto out_balanced;
8693         }
8694
8695         local = &sds.local_stat;
8696         busiest = &sds.busiest_stat;
8697
8698         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8699         if (check_asym_packing(env, &sds))
8700                 return sds.busiest;
8701
8702         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8703         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8704                 goto out_balanced;
8705
8706         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8707         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8708                                                 / sds.total_capacity;
8709
8710         /*
8711          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8712          * work because they assume all things are equal, which typically
8713          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8714          */
8715         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8716                 goto force_balance;
8717
8718         /*
8719          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8720          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8721          */
8722         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8723             busiest->group_no_capacity)
8724                 goto force_balance;
8725
8726         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8727         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8728                 goto force_balance;
8729
8730         /*
8731          * If the local group is busier than the selected busiest group
8732          * don't try and pull any tasks.
8733          */
8734         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8735                 goto out_balanced;
8736
8737         /*
8738          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8739          * average load.
8740          */
8741         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8742                 goto out_balanced;
8743
8744         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8745                 /*
8746                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8747                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8748                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8749                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8750                  * might end up to just move the imbalance on another group
8751                  */
8752                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8753                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8754                         goto out_balanced;
8755         } else {
8756                 /*
8757                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8758                  * imbalance_pct to be conservative.
8759                  */
8760                 if (100 * busiest->avg_load <=
8761                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8762                         goto out_balanced;
8763         }
8764
8765 force_balance:
8766         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8767         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8768         calculate_imbalance(env, &sds);
8769         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8770
8771 out_balanced:
8772         env->imbalance = 0;
8773         return NULL;
8774 }
8775
8776 /*
8777  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8778  */
8779 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8780                                      struct sched_group *group)
8781 {
8782         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8783         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8784         int i;
8785
8786         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8787                 unsigned long capacity, wl;
8788                 enum fbq_type rt;
8789
8790                 rq = cpu_rq(i);
8791                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8792
8793                 /*
8794                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8795                  *  - regular: there are !numa tasks
8796                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8797                  *  - all:     there is no distinction
8798                  *
8799                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8800                  * ignore those when there's better options.
8801                  *
8802                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8803                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8804                  * queue by moving tasks around inside the node.
8805                  *
8806                  * If we cannot move enough load due to this classification
8807                  * the next pass will adjust the group classification and
8808                  * allow migration of more tasks.
8809                  *
8810                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8811                  */
8812                 if (rt > env->fbq_type)
8813                         continue;
8814
8815                 /*
8816                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8817                  * seek the "biggest" misfit task.
8818                  */
8819                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8820                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8821                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8822                                 busiest = rq;
8823                         }
8824
8825                         continue;
8826                 }
8827
8828                 capacity = capacity_of(i);
8829
8830                 /*
8831                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8832                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8833                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8834                  * average load.
8835                  */
8836                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8837                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8838                     rq->nr_running == 1)
8839                         continue;
8840
8841                 wl = weighted_cpuload(rq);
8842
8843                 /*
8844                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8845                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8846                  */
8847
8848                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8849                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8850                         continue;
8851
8852                 /*
8853                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8854                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8855                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8856                  * potentially running at a lower capacity.
8857                  *
8858                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8859                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8860                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8861                  * our previous maximum.
8862                  */
8863                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8864                         busiest_load = wl;
8865                         busiest_capacity = capacity;
8866                         busiest = rq;
8867                 }
8868         }
8869
8870         return busiest;
8871 }
8872
8873 /*
8874  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8875  * so long as it is large enough.
8876  */
8877 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8878
8879 static inline bool
8880 asym_active_balance(struct lb_env *env)
8881 {
8882         /*
8883          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8884          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8885          * highest priority CPUs.
8886          */
8887         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8888                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
8889 }
8890
8891 static inline bool
8892 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
8893 {
8894         struct sched_domain *sd = env->sd;
8895
8896         if (asym_active_balance(env))
8897                 return 1;
8898
8899         /*
8900          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8901          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8902          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8903          * available on dst_cpu.
8904          */
8905         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8906             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8907                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8908                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8909                         return 1;
8910         }
8911
8912         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8913                 return 1;
8914
8915         return 0;
8916 }
8917
8918 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8919 {
8920         struct sched_domain *sd = env->sd;
8921
8922         if (voluntary_active_balance(env))
8923                 return 1;
8924
8925         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8926 }
8927
8928 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8929
8930 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8931 {
8932         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8933         int cpu, balance_cpu = -1;
8934
8935         /*
8936          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8937          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8938          */
8939         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8940                 return 0;
8941
8942         /*
8943          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8944          * to do the newly idle load balance.
8945          */
8946         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8947                 return 1;
8948
8949         /* Try to find first idle CPU */
8950         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8951                 if (!idle_cpu(cpu))
8952                         continue;
8953
8954                 balance_cpu = cpu;
8955                 break;
8956         }
8957
8958         if (balance_cpu == -1)
8959                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8960
8961         /*
8962          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8963          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8964          */
8965         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8966 }
8967
8968 /*
8969  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8970  * tasks if there is an imbalance.
8971  */
8972 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8973                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8974                         int *continue_balancing)
8975 {
8976         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8977         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8978         struct sched_group *group;
8979         struct rq *busiest;
8980         struct rq_flags rf;
8981         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8982
8983         struct lb_env env = {
8984                 .sd             = sd,
8985                 .dst_cpu        = this_cpu,
8986                 .dst_rq         = this_rq,
8987                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8988                 .idle           = idle,
8989                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8990                 .cpus           = cpus,
8991                 .fbq_type       = all,
8992                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8993         };
8994
8995         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8996
8997         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8998
8999 redo:
9000         if (!should_we_balance(&env)) {
9001                 *continue_balancing = 0;
9002                 goto out_balanced;
9003         }
9004
9005         group = find_busiest_group(&env);
9006         if (!group) {
9007                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9008                 goto out_balanced;
9009         }
9010
9011         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9012         if (!busiest) {
9013                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9014                 goto out_balanced;
9015         }
9016
9017         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9018
9019         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9020
9021         env.src_cpu = busiest->cpu;
9022         env.src_rq = busiest;
9023
9024         ld_moved = 0;
9025         if (busiest->nr_running > 1) {
9026                 /*
9027                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9028                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9029                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9030                  * correctly treated as an imbalance.
9031                  */
9032                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9033                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9034
9035 more_balance:
9036                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9037                 update_rq_clock(busiest);
9038
9039                 /*
9040                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9041                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9042                  */
9043                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9044
9045                 /*
9046                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9047                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9048                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9049                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9050                  * See task_rq_lock() family for the details.
9051                  */
9052
9053                 rq_unlock(busiest, &rf);
9054
9055                 if (cur_ld_moved) {
9056                         attach_tasks(&env);
9057                         ld_moved += cur_ld_moved;
9058                 }
9059
9060                 local_irq_restore(rf.flags);
9061
9062                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9063                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9064                         goto more_balance;
9065                 }
9066
9067                 /*
9068                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9069                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9070                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9071                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9072                  * sched_group.
9073                  *
9074                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9075                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9076                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9077                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9078                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9079                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9080                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9081                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9082                  * This however should not happen so much in practice and
9083                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9084                  * excess load moved.
9085                  */
9086                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9087
9088                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9089                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9090
9091                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9092                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9093                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9094                         env.loop         = 0;
9095                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9096
9097                         /*
9098                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9099                          * need to continue with same src_cpu.
9100                          */
9101                         goto more_balance;
9102                 }
9103
9104                 /*
9105                  * We failed to reach balance because of affinity.
9106                  */
9107                 if (sd_parent) {
9108                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9109
9110                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9111                                 *group_imbalance = 1;
9112                 }
9113
9114                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9115                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9116                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9117                         /*
9118                          * Attempting to continue load balancing at the current
9119                          * sched_domain level only makes sense if there are
9120                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9121                          * pull load from which are not contained within the
9122                          * destination group that is receiving any migrated
9123                          * load.
9124                          */
9125                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9126                                 env.loop = 0;
9127                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9128                                 goto redo;
9129                         }
9130                         goto out_all_pinned;
9131                 }
9132         }
9133
9134         if (!ld_moved) {
9135                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9136                 /*
9137                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9138                  * We do not want newidle balance, which can be very
9139                  * frequent, pollute the failure counter causing
9140                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9141                  */
9142                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9143                         sd->nr_balance_failed++;
9144
9145                 if (need_active_balance(&env)) {
9146                         unsigned long flags;
9147
9148                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9149
9150                         /*
9151                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9152                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9153                          * moved to this_cpu:
9154                          */
9155                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
9156                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9157                                                             flags);
9158                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9159                                 goto out_one_pinned;
9160                         }
9161
9162                         /*
9163                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9164                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9165                          * only after active load balance is finished.
9166                          */
9167                         if (!busiest->active_balance) {
9168                                 busiest->active_balance = 1;
9169                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9170                                 active_balance = 1;
9171                         }
9172                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9173
9174                         if (active_balance) {
9175                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9176                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9177                                         &busiest->active_balance_work);
9178                         }
9179
9180                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9181                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9182                 }
9183         } else
9184                 sd->nr_balance_failed = 0;
9185
9186         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9187                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9188                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9189         } else {
9190                 /*
9191                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9192                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9193                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9194                  * detach_tasks).
9195                  */
9196                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9197                         sd->balance_interval *= 2;
9198         }
9199
9200         goto out;
9201
9202 out_balanced:
9203         /*
9204          * We reach balance although we may have faced some affinity
9205          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9206          */
9207         if (sd_parent) {
9208                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9209
9210                 if (*group_imbalance)
9211                         *group_imbalance = 0;
9212         }
9213
9214 out_all_pinned:
9215         /*
9216          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9217          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9218          * can try to migrate them.
9219          */
9220         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9221
9222         sd->nr_balance_failed = 0;
9223
9224 out_one_pinned:
9225         ld_moved = 0;
9226
9227         /*
9228          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
9229          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
9230          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
9231          * to avoid that.
9232          */
9233         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9234                 goto out;
9235
9236         /* tune up the balancing interval */
9237         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9238              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9239             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9240                 sd->balance_interval *= 2;
9241 out:
9242         return ld_moved;
9243 }
9244
9245 static inline unsigned long
9246 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9247 {
9248         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9249
9250         if (cpu_busy)
9251                 interval *= sd->busy_factor;
9252
9253         /* scale ms to jiffies */
9254         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9255         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9256
9257         return interval;
9258 }
9259
9260 static inline void
9261 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9262 {
9263         unsigned long interval, next;
9264
9265         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9266         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9267         next = sd->last_balance + interval;
9268
9269         if (time_after(*next_balance, next))
9270                 *next_balance = next;
9271 }
9272
9273 /*
9274  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9275  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9276  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9277  * avoids physical / logical imbalances.
9278  */
9279 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9280 {
9281         struct rq *busiest_rq = data;
9282         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9283         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9284         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9285         struct sched_domain *sd;
9286         struct task_struct *p = NULL;
9287         struct rq_flags rf;
9288
9289         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9290         /*
9291          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9292          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9293          * inactive CPUs.
9294          */
9295         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9296                 goto out_unlock;
9297
9298         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9299         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9300                      !busiest_rq->active_balance))
9301                 goto out_unlock;
9302
9303         /* Is there any task to move? */
9304         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9305                 goto out_unlock;
9306
9307         /*
9308          * This condition is "impossible", if it occurs
9309          * we need to fix it. Originally reported by
9310          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9311          */
9312         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9313
9314         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9315         rcu_read_lock();
9316         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9317                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9318                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9319                                 break;
9320         }
9321
9322         if (likely(sd)) {
9323                 struct lb_env env = {
9324                         .sd             = sd,
9325                         .dst_cpu        = target_cpu,
9326                         .dst_rq         = target_rq,
9327                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9328                         .src_rq         = busiest_rq,
9329                         .idle           = CPU_IDLE,
9330                         /*
9331                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9332                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9333                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9334                          * about DST_PINNED.
9335                          */
9336                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9337                 };
9338
9339                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9340                 update_rq_clock(busiest_rq);
9341
9342                 p = detach_one_task(&env);
9343                 if (p) {
9344                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9345                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9346                         sd->nr_balance_failed = 0;
9347                 } else {
9348                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9349                 }
9350         }
9351         rcu_read_unlock();
9352 out_unlock:
9353         busiest_rq->active_balance = 0;
9354         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9355
9356         if (p)
9357                 attach_one_task(target_rq, p);
9358
9359         local_irq_enable();
9360
9361         return 0;
9362 }
9363
9364 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9365
9366 /*
9367  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9368  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9369  */
9370 void update_max_interval(void)
9371 {
9372         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9373 }
9374
9375 /*
9376  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9377  * and initiates a balancing operation if so.
9378  *
9379  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9380  */
9381 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9382 {
9383         int continue_balancing = 1;
9384         int cpu = rq->cpu;
9385         unsigned long interval;
9386         struct sched_domain *sd;
9387         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9388         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9389         int update_next_balance = 0;
9390         int need_serialize, need_decay = 0;
9391         u64 max_cost = 0;
9392
9393         rcu_read_lock();
9394         for_each_domain(cpu, sd) {
9395                 /*
9396                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9397                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9398                  */
9399                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9400                         sd->max_newidle_lb_cost =
9401                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9402                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9403                         need_decay = 1;
9404                 }
9405                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9406
9407                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9408                         continue;
9409
9410                 /*
9411                  * Stop the load balance at this level. There is another
9412                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9413                  * actively.
9414                  */
9415                 if (!continue_balancing) {
9416                         if (need_decay)
9417                                 continue;
9418                         break;
9419                 }
9420
9421                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9422
9423                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9424                 if (need_serialize) {
9425                         if (!spin_trylock(&balancing))
9426                                 goto out;
9427                 }
9428
9429                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9430                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9431                                 /*
9432                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9433                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9434                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9435                                  */
9436                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9437                         }
9438                         sd->last_balance = jiffies;
9439                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9440                 }
9441                 if (need_serialize)
9442                         spin_unlock(&balancing);
9443 out:
9444                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9445                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9446                         update_next_balance = 1;
9447                 }
9448         }
9449         if (need_decay) {
9450                 /*
9451                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9452                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9453                  */
9454                 rq->max_idle_balance_cost =
9455                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9456         }
9457         rcu_read_unlock();
9458
9459         /*
9460          * next_balance will be updated only when there is a need.
9461          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9462          * updated.
9463          */
9464         if (likely(update_next_balance)) {
9465                 rq->next_balance = next_balance;
9466
9467 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9468                 /*
9469                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9470                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9471                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9472                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9473                  * balance for itself and we need to update the
9474                  * nohz.next_balance accordingly.
9475                  */
9476                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9477                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9478 #endif
9479         }
9480 }
9481
9482 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9483 {
9484         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9485 }
9486
9487 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9488 /*
9489  * idle load balancing details
9490  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9491  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9492  *   load balancing for all the idle CPUs.
9493  */
9494
9495 static inline int find_new_ilb(void)
9496 {
9497         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9498
9499         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9500                 return ilb;
9501
9502         return nr_cpu_ids;
9503 }
9504
9505 /*
9506  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9507  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9508  * CPU (if there is one).
9509  */
9510 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9511 {
9512         int ilb_cpu;
9513
9514         nohz.next_balance++;
9515
9516         ilb_cpu = find_new_ilb();
9517
9518         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9519                 return;
9520
9521         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9522         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9523                 return;
9524
9525         /*
9526          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9527          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9528          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9529          * will be run before returning from the IPI.
9530          */
9531         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9532 }
9533
9534 /*
9535  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9536  * of an idle cpu in the system.
9537  *   - This rq has more than one task.
9538  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9539  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9540  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9541  *     multiple busy cpu.
9542  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9543  *     domain span are idle.
9544  */
9545 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9546 {
9547         unsigned long now = jiffies;
9548         struct sched_domain_shared *sds;
9549         struct sched_domain *sd;
9550         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9551         unsigned int flags = 0;
9552
9553         if (unlikely(rq->idle_balance))
9554                 return;
9555
9556         /*
9557          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9558          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9559          */
9560         nohz_balance_exit_idle(rq);
9561
9562         /*
9563          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9564          * balancing.
9565          */
9566         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9567                 return;
9568
9569         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9570             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9571                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9572
9573         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9574                 goto out;
9575
9576         if (rq->nr_running >= 2 || rq->misfit_task_load) {
9577                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9578                 goto out;
9579         }
9580
9581         rcu_read_lock();
9582         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9583         if (sds) {
9584                 /*
9585                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9586                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9587                  */
9588                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9589                 if (nr_busy > 1) {
9590                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9591                         goto unlock;
9592                 }
9593
9594         }
9595
9596         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9597         if (sd) {
9598                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9599                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9600                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9601                         goto unlock;
9602                 }
9603         }
9604
9605         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9606         if (sd) {
9607                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9608                         if (i == cpu ||
9609                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9610                                 continue;
9611
9612                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9613                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9614                                 goto unlock;
9615                         }
9616                 }
9617         }
9618 unlock:
9619         rcu_read_unlock();
9620 out:
9621         if (flags)
9622                 kick_ilb(flags);
9623 }
9624
9625 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9626 {
9627         struct sched_domain *sd;
9628
9629         rcu_read_lock();
9630         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9631
9632         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9633                 goto unlock;
9634         sd->nohz_idle = 0;
9635
9636         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9637 unlock:
9638         rcu_read_unlock();
9639 }
9640
9641 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9642 {
9643         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9644
9645         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9646                 return;
9647
9648         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9649         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9650         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9651
9652         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9653 }
9654
9655 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9656 {
9657         struct sched_domain *sd;
9658
9659         rcu_read_lock();
9660         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9661
9662         if (!sd || sd->nohz_idle)
9663                 goto unlock;
9664         sd->nohz_idle = 1;
9665
9666         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9667 unlock:
9668         rcu_read_unlock();
9669 }
9670
9671 /*
9672  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9673  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9674  */
9675 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9676 {
9677         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9678
9679         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9680
9681         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9682         if (!cpu_active(cpu))
9683                 return;
9684
9685         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9686         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9687                 return;
9688
9689         /*
9690          * Can be set safely without rq->lock held
9691          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9692          * rq->lock is held during the check and the clear
9693          */
9694         rq->has_blocked_load = 1;
9695
9696         /*
9697          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9698          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9699          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9700          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9701          */
9702         if (rq->nohz_tick_stopped)
9703                 goto out;
9704
9705         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9706         if (on_null_domain(rq))
9707                 return;
9708
9709         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9710
9711         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9712         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9713
9714         /*
9715          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9716          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9717          * store.
9718          */
9719         smp_mb__after_atomic();
9720
9721         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9722
9723 out:
9724         /*
9725          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9726          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9727          */
9728         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9729 }
9730
9731 /*
9732  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9733  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9734  * tasks movement depending of flags.
9735  * The function returns false if the loop has stopped before running
9736  * through all idle CPUs.
9737  */
9738 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9739                                enum cpu_idle_type idle)
9740 {
9741         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9742         unsigned long now = jiffies;
9743         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9744         bool has_blocked_load = false;
9745         int update_next_balance = 0;
9746         int this_cpu = this_rq->cpu;
9747         int balance_cpu;
9748         int ret = false;
9749         struct rq *rq;
9750
9751         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9752
9753         /*
9754          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9755          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9756          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9757          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9758          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9759          * check the load of an idle cpu.
9760          */
9761         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9762
9763         /*
9764          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9765          * store from nohz_balance_enter_idle().
9766          */
9767         smp_mb();
9768
9769         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9770                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9771                         continue;
9772
9773                 /*
9774                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9775                  * work being done for other CPUs. Next load
9776                  * balancing owner will pick it up.
9777                  */
9778                 if (need_resched()) {
9779                         has_blocked_load = true;
9780                         goto abort;
9781                 }
9782
9783                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9784
9785                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9786
9787                 /*
9788                  * If time for next balance is due,
9789                  * do the balance.
9790                  */
9791                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9792                         struct rq_flags rf;
9793
9794                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9795                         update_rq_clock(rq);
9796                         cpu_load_update_idle(rq);
9797                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9798
9799                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9800                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9801                 }
9802
9803                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9804                         next_balance = rq->next_balance;
9805                         update_next_balance = 1;
9806                 }
9807         }
9808
9809         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9810         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9811                 update_blocked_averages(this_cpu);
9812                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9813         }
9814
9815         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9816                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9817
9818         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9819                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9820
9821         /* The full idle balance loop has been done */
9822         ret = true;
9823
9824 abort:
9825         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9826         if (has_blocked_load)
9827                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9828
9829         /*
9830          * next_balance will be updated only when there is a need.
9831          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9832          * updated.
9833          */
9834         if (likely(update_next_balance))
9835                 nohz.next_balance = next_balance;
9836
9837         return ret;
9838 }
9839
9840 /*
9841  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9842  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9843  */
9844 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9845 {
9846         int this_cpu = this_rq->cpu;
9847         unsigned int flags;
9848
9849         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9850                 return false;
9851
9852         if (idle != CPU_IDLE) {
9853                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9854                 return false;
9855         }
9856
9857         /* could be _relaxed() */
9858         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9859         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9860                 return false;
9861
9862         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9863
9864         return true;
9865 }
9866
9867 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9868 {
9869         int this_cpu = this_rq->cpu;
9870
9871         /*
9872          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9873          * housekeeping
9874          */
9875         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9876                 return;
9877
9878         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9879         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9880                 return;
9881
9882         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9883         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9884             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9885                 return;
9886
9887         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9888         /*
9889          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9890          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9891          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9892          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9893          */
9894         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9895                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9896         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9897 }
9898
9899 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9900 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9901
9902 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9903 {
9904         return false;
9905 }
9906
9907 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9908 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9909
9910 /*
9911  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9912  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9913  */
9914 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9915 {
9916         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9917         int this_cpu = this_rq->cpu;
9918         struct sched_domain *sd;
9919         int pulled_task = 0;
9920         u64 curr_cost = 0;
9921
9922         /*
9923          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9924          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9925          */
9926         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9927
9928         /*
9929          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9930          */
9931         if (!cpu_active(this_cpu))
9932                 return 0;
9933
9934         /*
9935          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9936          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9937          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9938          * re-start the picking loop.
9939          */
9940         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9941
9942         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9943             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
9944
9945                 rcu_read_lock();
9946                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9947                 if (sd)
9948                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9949                 rcu_read_unlock();
9950
9951                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9952
9953                 goto out;
9954         }
9955
9956         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9957
9958         update_blocked_averages(this_cpu);
9959         rcu_read_lock();
9960         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9961                 int continue_balancing = 1;
9962                 u64 t0, domain_cost;
9963
9964                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9965                         continue;
9966
9967                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9968                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9969                         break;
9970                 }
9971
9972                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9973                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9974
9975                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9976                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9977                                                    &continue_balancing);
9978
9979                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9980                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9981                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9982
9983                         curr_cost += domain_cost;
9984                 }
9985
9986                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9987
9988                 /*
9989                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9990                  * now runnable tasks on this rq.
9991                  */
9992                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9993                         break;
9994         }
9995         rcu_read_unlock();
9996
9997         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9998
9999         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10000                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10001
10002 out:
10003         /*
10004          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10005          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10006          * pretend we pulled a task.
10007          */
10008         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10009                 pulled_task = 1;
10010
10011         /* Move the next balance forward */
10012         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10013                 this_rq->next_balance = next_balance;
10014
10015         /* Is there a task of a high priority class? */
10016         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10017                 pulled_task = -1;
10018
10019         if (pulled_task)
10020                 this_rq->idle_stamp = 0;
10021
10022         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10023
10024         return pulled_task;
10025 }
10026
10027 /*
10028  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10029  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10030  */
10031 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10032 {
10033         struct rq *this_rq = this_rq();
10034         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10035                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10036
10037         /*
10038          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10039          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10040          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10041          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10042          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10043          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10044          */
10045         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10046                 return;
10047
10048         /* normal load balance */
10049         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10050         rebalance_domains(this_rq, idle);
10051 }
10052
10053 /*
10054  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10055  */
10056 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10057 {
10058         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10059         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10060                 return;
10061
10062         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10063                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10064
10065         nohz_balancer_kick(rq);
10066 }
10067
10068 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10069 {
10070         update_sysctl();
10071
10072         update_runtime_enabled(rq);
10073 }
10074
10075 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10076 {
10077         update_sysctl();
10078
10079         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10080         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10081 }
10082
10083 #endif /* CONFIG_SMP */
10084
10085 /*
10086  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10087  *
10088  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10089  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10090  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10091  * parameters.
10092  */
10093 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10094 {
10095         struct cfs_rq *cfs_rq;
10096         struct sched_entity *se = &curr->se;
10097
10098         for_each_sched_entity(se) {
10099                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10100                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10101         }
10102
10103         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10104                 task_tick_numa(rq, curr);
10105
10106         update_misfit_status(curr, rq);
10107         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10108 }
10109
10110 /*
10111  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10112  *  - child not yet on the tasklist
10113  *  - preemption disabled
10114  */
10115 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10116 {
10117         struct cfs_rq *cfs_rq;
10118         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10119         struct rq *rq = this_rq();
10120         struct rq_flags rf;
10121
10122         rq_lock(rq, &rf);
10123         update_rq_clock(rq);
10124
10125         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10126         curr = cfs_rq->curr;
10127         if (curr) {
10128                 update_curr(cfs_rq);
10129                 se->vruntime = curr->vruntime;
10130         }
10131         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10132
10133         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10134                 /*
10135                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10136                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10137                  */
10138                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10139                 resched_curr(rq);
10140         }
10141
10142         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10143         rq_unlock(rq, &rf);
10144 }
10145
10146 /*
10147  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10148  * the current task.
10149  */
10150 static void
10151 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10152 {
10153         if (!task_on_rq_queued(p))
10154                 return;
10155
10156         /*
10157          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10158          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10159          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10160          */
10161         if (rq->curr == p) {
10162                 if (p->prio > oldprio)
10163                         resched_curr(rq);
10164         } else
10165                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10166 }
10167
10168 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10169 {
10170         struct sched_entity *se = &p->se;
10171
10172         /*
10173          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10174          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10175          * vruntime.
10176          */
10177         if (p->on_rq)
10178                 return true;
10179
10180         /*
10181          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10182          * But there are some cases where it has already been normalized:
10183          *
10184          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10185          *   wake_up_new_task().
10186          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10187          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10188          */
10189         if (!se->sum_exec_runtime ||
10190             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10191                 return true;
10192
10193         return false;
10194 }
10195
10196 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10197 /*
10198  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10199  * visible to the root
10200  */
10201 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10202 {
10203         struct cfs_rq *cfs_rq;
10204
10205         /* Start to propagate at parent */
10206         se = se->parent;
10207
10208         for_each_sched_entity(se) {
10209                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10210
10211                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10212                         break;
10213
10214                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10215         }
10216 }
10217 #else
10218 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10219 #endif
10220
10221 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10222 {
10223         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10224
10225         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10226         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10227         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10228         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10229         propagate_entity_cfs_rq(se);
10230 }
10231
10232 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10233 {
10234         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10235
10236 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10237         /*
10238          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10239          * class maintain depth value), reset depth properly.
10240          */
10241         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10242 #endif
10243
10244         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10245         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10246         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10247         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10248         propagate_entity_cfs_rq(se);
10249 }
10250
10251 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10252 {
10253         struct sched_entity *se = &p->se;
10254         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10255
10256         if (!vruntime_normalized(p)) {
10257                 /*
10258                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10259                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10260                  */
10261                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10262                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10263         }
10264
10265         detach_entity_cfs_rq(se);
10266 }
10267
10268 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10269 {
10270         struct sched_entity *se = &p->se;
10271         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10272
10273         attach_entity_cfs_rq(se);
10274
10275         if (!vruntime_normalized(p))
10276                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10277 }
10278
10279 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10280 {
10281         detach_task_cfs_rq(p);
10282 }
10283
10284 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10285 {
10286         attach_task_cfs_rq(p);
10287
10288         if (task_on_rq_queued(p)) {
10289                 /*
10290                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10291                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10292                  * if we can still preempt the current task.
10293                  */
10294                 if (rq->curr == p)
10295                         resched_curr(rq);
10296                 else
10297                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10298         }
10299 }
10300
10301 /* Account for a task changing its policy or group.
10302  *
10303  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10304  * migrates between groups/classes.
10305  */
10306 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10307 {
10308         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10309
10310         for_each_sched_entity(se) {
10311                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10312
10313                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10314                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10315                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10316         }
10317 }
10318
10319 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10320 {
10321         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10322         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10323 #ifndef CONFIG_64BIT
10324         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10325 #endif
10326 #ifdef CONFIG_SMP
10327         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10328 #endif
10329 }
10330
10331 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10332 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10333 {
10334         struct sched_entity *se = &p->se;
10335
10336         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10337         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10338 }
10339
10340 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10341 {
10342         detach_task_cfs_rq(p);
10343         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10344
10345 #ifdef CONFIG_SMP
10346         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10347         p->se.avg.last_update_time = 0;
10348 #endif
10349         attach_task_cfs_rq(p);
10350 }
10351
10352 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10353 {
10354         switch (type) {
10355         case TASK_SET_GROUP:
10356                 task_set_group_fair(p);
10357                 break;
10358
10359         case TASK_MOVE_GROUP:
10360                 task_move_group_fair(p);
10361                 break;
10362         }
10363 }
10364
10365 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10366 {
10367         int i;
10368
10369         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10370
10371         for_each_possible_cpu(i) {
10372                 if (tg->cfs_rq)
10373                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10374                 if (tg->se)
10375                         kfree(tg->se[i]);
10376         }
10377
10378         kfree(tg->cfs_rq);
10379         kfree(tg->se);
10380 }
10381
10382 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10383 {
10384         struct sched_entity *se;
10385         struct cfs_rq *cfs_rq;
10386         int i;
10387
10388         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10389         if (!tg->cfs_rq)
10390                 goto err;
10391         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10392         if (!tg->se)
10393                 goto err;
10394
10395         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10396
10397         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10398
10399         for_each_possible_cpu(i) {
10400                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10401                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10402                 if (!cfs_rq)
10403                         goto err;
10404
10405                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10406                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10407                 if (!se)
10408                         goto err_free_rq;
10409
10410                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10411                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10412                 init_entity_runnable_average(se);
10413         }
10414
10415         return 1;
10416
10417 err_free_rq:
10418         kfree(cfs_rq);
10419 err:
10420         return 0;
10421 }
10422
10423 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10424 {
10425         struct sched_entity *se;
10426         struct rq *rq;
10427         int i;
10428
10429         for_each_possible_cpu(i) {
10430                 rq = cpu_rq(i);
10431                 se = tg->se[i];
10432
10433                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10434                 update_rq_clock(rq);
10435                 attach_entity_cfs_rq(se);
10436                 sync_throttle(tg, i);
10437                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10438         }
10439 }
10440
10441 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10442 {
10443         unsigned long flags;
10444         struct rq *rq;
10445         int cpu;
10446
10447         for_each_possible_cpu(cpu) {
10448                 if (tg->se[cpu])
10449                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10450
10451                 /*
10452                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10453                  * check on_list without danger of it being re-added.
10454                  */
10455                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10456                         continue;
10457
10458                 rq = cpu_rq(cpu);
10459
10460                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10461                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10462                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10463         }
10464 }
10465
10466 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10467                         struct sched_entity *se, int cpu,
10468                         struct sched_entity *parent)
10469 {
10470         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10471
10472         cfs_rq->tg = tg;
10473         cfs_rq->rq = rq;
10474         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10475
10476         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10477         tg->se[cpu] = se;
10478
10479         /* se could be NULL for root_task_group */
10480         if (!se)
10481                 return;
10482
10483         if (!parent) {
10484                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10485                 se->depth = 0;
10486         } else {
10487                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10488                 se->depth = parent->depth + 1;
10489         }
10490
10491         se->my_q = cfs_rq;
10492         /* guarantee group entities always have weight */
10493         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10494         se->parent = parent;
10495 }
10496
10497 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10498
10499 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10500 {
10501         int i;
10502
10503         /*
10504          * We can't change the weight of the root cgroup.
10505          */
10506         if (!tg->se[0])
10507                 return -EINVAL;
10508
10509         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10510
10511         mutex_lock(&shares_mutex);
10512         if (tg->shares == shares)
10513                 goto done;
10514
10515         tg->shares = shares;
10516         for_each_possible_cpu(i) {
10517                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10518                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10519                 struct rq_flags rf;
10520
10521                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10522                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10523                 update_rq_clock(rq);
10524                 for_each_sched_entity(se) {
10525                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10526                         update_cfs_group(se);
10527                 }
10528                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10529         }
10530
10531 done:
10532         mutex_unlock(&shares_mutex);
10533         return 0;
10534 }
10535 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10536
10537 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10538
10539 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10540 {
10541         return 1;
10542 }
10543
10544 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10545
10546 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10547
10548 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10549
10550
10551 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10552 {
10553         struct sched_entity *se = &task->se;
10554         unsigned int rr_interval = 0;
10555
10556         /*
10557          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10558          * idle runqueue:
10559          */
10560         if (rq->cfs.load.weight)
10561                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10562
10563         return rr_interval;
10564 }
10565
10566 /*
10567  * All the scheduling class methods:
10568  */
10569 const struct sched_class fair_sched_class = {
10570         .next                   = &idle_sched_class,
10571         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10572         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10573         .yield_task             = yield_task_fair,
10574         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10575
10576         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10577
10578         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10579         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10580
10581 #ifdef CONFIG_SMP
10582         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10583         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10584
10585         .rq_online              = rq_online_fair,
10586         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10587
10588         .task_dead              = task_dead_fair,
10589         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10590 #endif
10591
10592         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10593         .task_tick              = task_tick_fair,
10594         .task_fork              = task_fork_fair,
10595
10596         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10597         .switched_from          = switched_from_fair,
10598         .switched_to            = switched_to_fair,
10599
10600         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10601
10602         .update_curr            = update_curr_fair,
10603
10604 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10605         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10606 #endif
10607 };
10608
10609 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10610 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10611 {
10612         struct cfs_rq *cfs_rq;
10613
10614         rcu_read_lock();
10615         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
10616                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10617         rcu_read_unlock();
10618 }
10619
10620 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10621 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10622 {
10623         int node;
10624         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10625
10626         for_each_online_node(node) {
10627                 if (p->numa_faults) {
10628                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10629                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10630                 }
10631                 if (p->numa_group) {
10632                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10633                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10634                 }
10635                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10636         }
10637 }
10638 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10639 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10640
10641 __init void init_sched_fair_class(void)
10642 {
10643 #ifdef CONFIG_SMP
10644         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10645
10646 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10647         nohz.next_balance = jiffies;
10648         nohz.next_blocked = jiffies;
10649         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10650 #endif
10651 #endif /* SMP */
10652
10653 }