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