Merge tag 'armsoc-late' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/soc/soc
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97
98 /*
99  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
100  * util * margin < capacity * 1024
101  *
102  * (default: ~20%)
103  */
104 static unsigned int capacity_margin                     = 1280;
105 #endif
106
107 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
108 /*
109  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
110  * each time a cfs_rq requests quota.
111  *
112  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
113  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
114  * we will always only issue the remaining available time.
115  *
116  * (default: 5 msec, units: microseconds)
117  */
118 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
119 #endif
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
252 {
253         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
254         return container_of(se, struct task_struct, se);
255 }
256
257 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
258 #define for_each_sched_entity(se) \
259                 for (; se; se = se->parent)
260
261 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
262 {
263         return p->se.cfs_rq;
264 }
265
266 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
267 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
268 {
269         return se->cfs_rq;
270 }
271
272 /* runqueue "owned" by this group */
273 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
274 {
275         return grp->my_q;
276 }
277
278 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
279 {
280         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
281         int cpu = cpu_of(rq);
282
283         if (cfs_rq->on_list)
284                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
285
286         cfs_rq->on_list = 1;
287
288         /*
289          * Ensure we either appear before our parent (if already
290          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
291          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
292          * reduces this to two cases and a special case for the root
293          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
294          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
295          * to a tree or when we reach the top of the tree
296          */
297         if (cfs_rq->tg->parent &&
298             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
299                 /*
300                  * If parent is already on the list, we add the child
301                  * just before. Thanks to circular linked property of
302                  * the list, this means to put the child at the tail
303                  * of the list that starts by parent.
304                  */
305                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
306                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
307                 /*
308                  * The branch is now connected to its tree so we can
309                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
310                  * list.
311                  */
312                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
313                 return true;
314         }
315
316         if (!cfs_rq->tg->parent) {
317                 /*
318                  * cfs rq without parent should be put
319                  * at the tail of the list.
320                  */
321                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
322                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
323                 /*
324                  * We have reach the top of a tree so we can reset
325                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
326                  */
327                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
328                 return true;
329         }
330
331         /*
332          * The parent has not already been added so we want to
333          * make sure that it will be put after us.
334          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
335          * where we will add parent.
336          */
337         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
338         /*
339          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
340          * of the branch
341          */
342         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
343         return false;
344 }
345
346 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
347 {
348         if (cfs_rq->on_list) {
349                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
350
351                 /*
352                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
353                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
354                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
355                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
356                  * at the end of the enqueue.
357                  */
358                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
359                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
360
361                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
362                 cfs_rq->on_list = 0;
363         }
364 }
365
366 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
367 {
368         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 #define for_each_sched_entity(se) \
431                 for (; se; se = NULL)
432
433 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
434 {
435         return &task_rq(p)->cfs;
436 }
437
438 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
439 {
440         struct task_struct *p = task_of(se);
441         struct rq *rq = task_rq(p);
442
443         return &rq->cfs;
444 }
445
446 /* runqueue "owned" by this group */
447 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
448 {
449         return NULL;
450 }
451
452 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
453 {
454         return true;
455 }
456
457 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459 }
460
461 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
462 {
463 }
464
465 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
466                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
467
468 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
469 {
470         return NULL;
471 }
472
473 static inline void
474 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
475 {
476 }
477
478 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
479
480 static __always_inline
481 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
482
483 /**************************************************************
484  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
485  */
486
487 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
488 {
489         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
490         if (delta > 0)
491                 max_vruntime = vruntime;
492
493         return max_vruntime;
494 }
495
496 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
497 {
498         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
499         if (delta < 0)
500                 min_vruntime = vruntime;
501
502         return min_vruntime;
503 }
504
505 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
506                                 struct sched_entity *b)
507 {
508         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
509 }
510
511 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
512 {
513         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
514         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
515
516         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
517
518         if (curr) {
519                 if (curr->on_rq)
520                         vruntime = curr->vruntime;
521                 else
522                         curr = NULL;
523         }
524
525         if (leftmost) { /* non-empty tree */
526                 struct sched_entity *se;
527                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
528
529                 if (!curr)
530                         vruntime = se->vruntime;
531                 else
532                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
533         }
534
535         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
536         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
537 #ifndef CONFIG_64BIT
538         smp_wmb();
539         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
540 #endif
541 }
542
543 /*
544  * Enqueue an entity into the rb-tree:
545  */
546 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
547 {
548         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
549         struct rb_node *parent = NULL;
550         struct sched_entity *entry;
551         bool leftmost = true;
552
553         /*
554          * Find the right place in the rbtree:
555          */
556         while (*link) {
557                 parent = *link;
558                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
559                 /*
560                  * We dont care about collisions. Nodes with
561                  * the same key stay together.
562                  */
563                 if (entity_before(se, entry)) {
564                         link = &parent->rb_left;
565                 } else {
566                         link = &parent->rb_right;
567                         leftmost = false;
568                 }
569         }
570
571         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
572         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
573                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
574 }
575
576 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
577 {
578         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
579 }
580
581 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
582 {
583         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
584
585         if (!left)
586                 return NULL;
587
588         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
589 }
590
591 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
592 {
593         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
594
595         if (!next)
596                 return NULL;
597
598         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
599 }
600
601 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
602 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
603 {
604         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
605
606         if (!last)
607                 return NULL;
608
609         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
610 }
611
612 /**************************************************************
613  * Scheduling class statistics methods:
614  */
615
616 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
617                 void __user *buffer, size_t *lenp,
618                 loff_t *ppos)
619 {
620         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
621         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
622
623         if (ret || !write)
624                 return ret;
625
626         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
627                                         sysctl_sched_min_granularity);
628
629 #define WRT_SYSCTL(name) \
630         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
631         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
632         WRT_SYSCTL(sched_latency);
633         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
634 #undef WRT_SYSCTL
635
636         return 0;
637 }
638 #endif
639
640 /*
641  * delta /= w
642  */
643 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
644 {
645         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
646                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
647
648         return delta;
649 }
650
651 /*
652  * The idea is to set a period in which each task runs once.
653  *
654  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
655  * this period because otherwise the slices get too small.
656  *
657  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
658  */
659 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
660 {
661         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
662                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
663         else
664                 return sysctl_sched_latency;
665 }
666
667 /*
668  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
669  * proportional to the weight.
670  *
671  * s = p*P[w/rw]
672  */
673 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
674 {
675         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
676
677         for_each_sched_entity(se) {
678                 struct load_weight *load;
679                 struct load_weight lw;
680
681                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
682                 load = &cfs_rq->load;
683
684                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
685                         lw = cfs_rq->load;
686
687                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
688                         load = &lw;
689                 }
690                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
691         }
692         return slice;
693 }
694
695 /*
696  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
697  *
698  * vs = s/w
699  */
700 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
701 {
702         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
703 }
704
705 #include "pelt.h"
706 #ifdef CONFIG_SMP
707
708 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
709 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
710 static unsigned long capacity_of(int cpu);
711
712 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
713 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
714 {
715         struct sched_avg *sa = &se->avg;
716
717         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
718
719         /*
720          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
721          * they get a chance to stabilize to their real load level.
722          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
723          * nothing has been attached to the task group yet.
724          */
725         if (entity_is_task(se))
726                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
727
728         se->runnable_weight = se->load.weight;
729
730         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
731 }
732
733 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
734 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
735
736 /*
737  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
738  * based on the cfs_rq's current util_avg:
739  *
740  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
741  *
742  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
743  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
744  * as when the series is a harmonic series.
745  *
746  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
747  * only 1/2 of the left utilization budget:
748  *
749  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
750  *
751  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
752  *
753  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
754  * the beginning would be like:
755  *
756  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
757  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
758  *
759  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
760  * if util_avg > util_avg_cap.
761  */
762 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
763 {
764         struct sched_entity *se = &p->se;
765         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
766         struct sched_avg *sa = &se->avg;
767         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
768         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
769
770         if (cap > 0) {
771                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
772                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
773                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
774
775                         if (sa->util_avg > cap)
776                                 sa->util_avg = cap;
777                 } else {
778                         sa->util_avg = cap;
779                 }
780         }
781
782         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
783                 /*
784                  * For !fair tasks do:
785                  *
786                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
787                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
788                 switched_from_fair(rq, p);
789                  *
790                  * such that the next switched_to_fair() has the
791                  * expected state.
792                  */
793                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
794                 return;
795         }
796
797         attach_entity_cfs_rq(se);
798 }
799
800 #else /* !CONFIG_SMP */
801 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
802 {
803 }
804 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
805 {
806 }
807 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
808 {
809 }
810 #endif /* CONFIG_SMP */
811
812 /*
813  * Update the current task's runtime statistics.
814  */
815 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
816 {
817         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
818         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
819         u64 delta_exec;
820
821         if (unlikely(!curr))
822                 return;
823
824         delta_exec = now - curr->exec_start;
825         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
826                 return;
827
828         curr->exec_start = now;
829
830         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
831                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
832
833         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
834         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
835
836         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
837         update_min_vruntime(cfs_rq);
838
839         if (entity_is_task(curr)) {
840                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
841
842                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
843                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
844                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
845         }
846
847         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
848 }
849
850 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
851 {
852         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
853 }
854
855 static inline void
856 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
857 {
858         u64 wait_start, prev_wait_start;
859
860         if (!schedstat_enabled())
861                 return;
862
863         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
864         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
865
866         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
867             likely(wait_start > prev_wait_start))
868                 wait_start -= prev_wait_start;
869
870         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
871 }
872
873 static inline void
874 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
875 {
876         struct task_struct *p;
877         u64 delta;
878
879         if (!schedstat_enabled())
880                 return;
881
882         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
883
884         if (entity_is_task(se)) {
885                 p = task_of(se);
886                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
887                         /*
888                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
889                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
890                          * prior to migration.
891                          */
892                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
893                         return;
894                 }
895                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
896         }
897
898         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
899                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
900         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
901         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
902         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
903 }
904
905 static inline void
906 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
907 {
908         struct task_struct *tsk = NULL;
909         u64 sleep_start, block_start;
910
911         if (!schedstat_enabled())
912                 return;
913
914         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
915         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
916
917         if (entity_is_task(se))
918                 tsk = task_of(se);
919
920         if (sleep_start) {
921                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
922
923                 if ((s64)delta < 0)
924                         delta = 0;
925
926                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
927                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
928
929                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
930                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
931
932                 if (tsk) {
933                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
934                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
935                 }
936         }
937         if (block_start) {
938                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
939
940                 if ((s64)delta < 0)
941                         delta = 0;
942
943                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
944                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
945
946                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
947                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
948
949                 if (tsk) {
950                         if (tsk->in_iowait) {
951                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
952                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
953                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
954                         }
955
956                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
957
958                         /*
959                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
960                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
961                          * amount of time that the task spent sleeping:
962                          */
963                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
964                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
965                                                 (void *)get_wchan(tsk),
966                                                 delta >> 20);
967                         }
968                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
969                 }
970         }
971 }
972
973 /*
974  * Task is being enqueued - update stats:
975  */
976 static inline void
977 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
978 {
979         if (!schedstat_enabled())
980                 return;
981
982         /*
983          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
984          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
985          */
986         if (se != cfs_rq->curr)
987                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
988
989         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
990                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
991 }
992
993 static inline void
994 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
995 {
996
997         if (!schedstat_enabled())
998                 return;
999
1000         /*
1001          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1002          * waiting task:
1003          */
1004         if (se != cfs_rq->curr)
1005                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1006
1007         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1008                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1009
1010                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1011                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1012                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1013                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1014                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1015                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1016         }
1017 }
1018
1019 /*
1020  * We are picking a new current task - update its stats:
1021  */
1022 static inline void
1023 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1024 {
1025         /*
1026          * We are starting a new run period:
1027          */
1028         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1029 }
1030
1031 /**************************************************
1032  * Scheduling class queueing methods:
1033  */
1034
1035 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1036 /*
1037  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1038  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1039  * numa_balancing_scan_size.
1040  */
1041 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1042 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1043
1044 /* Portion of address space to scan in MB */
1045 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1046
1047 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1048 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1049
1050 struct numa_group {
1051         refcount_t refcount;
1052
1053         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1054         int nr_tasks;
1055         pid_t gid;
1056         int active_nodes;
1057
1058         struct rcu_head rcu;
1059         unsigned long total_faults;
1060         unsigned long max_faults_cpu;
1061         /*
1062          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1063          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1064          * more by CPU use than by memory faults.
1065          */
1066         unsigned long *faults_cpu;
1067         unsigned long faults[0];
1068 };
1069
1070 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1071 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1072
1073 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1074 {
1075         unsigned long rss = 0;
1076         unsigned long nr_scan_pages;
1077
1078         /*
1079          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1080          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1081          * on resident pages
1082          */
1083         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1084         rss = get_mm_rss(p->mm);
1085         if (!rss)
1086                 rss = nr_scan_pages;
1087
1088         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1089         return rss / nr_scan_pages;
1090 }
1091
1092 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1093 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1094
1095 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1096 {
1097         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1098         unsigned int scan, floor;
1099         unsigned int windows = 1;
1100
1101         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1102                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1103         floor = 1000 / windows;
1104
1105         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1106         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1107 }
1108
1109 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1110 {
1111         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1112         unsigned long period = smin;
1113
1114         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1115         if (p->numa_group) {
1116                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1117                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1118                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1119
1120                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1121                 period *= shared + 1;
1122                 period /= private + shared + 1;
1123         }
1124
1125         return max(smin, period);
1126 }
1127
1128 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1129 {
1130         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1131         unsigned long smax;
1132
1133         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1134         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1135
1136         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1137         if (p->numa_group) {
1138                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1139                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1140                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1141                 unsigned long period = smax;
1142
1143                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1144                 period *= shared + 1;
1145                 period /= private + shared + 1;
1146
1147                 smax = max(smax, period);
1148         }
1149
1150         return max(smin, smax);
1151 }
1152
1153 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1154 {
1155         int mm_users = 0;
1156         struct mm_struct *mm = p->mm;
1157
1158         if (mm) {
1159                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1160                 if (mm_users == 1) {
1161                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1162                         mm->numa_scan_seq = 0;
1163                 }
1164         }
1165         p->node_stamp                   = 0;
1166         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1167         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1168         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1169         p->numa_faults                  = NULL;
1170         p->numa_group                   = NULL;
1171         p->last_task_numa_placement     = 0;
1172         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1173
1174         /* New address space, reset the preferred nid */
1175         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1176                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
1177                 return;
1178         }
1179
1180         /*
1181          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1182          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1183          */
1184         if (mm) {
1185                 unsigned int delay;
1186
1187                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1188                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1189                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1190                 p->node_stamp = delay;
1191         }
1192 }
1193
1194 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1195 {
1196         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1197         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1198 }
1199
1200 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1201 {
1202         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1203         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1204 }
1205
1206 /* Shared or private faults. */
1207 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1208
1209 /* Memory and CPU locality */
1210 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1211
1212 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1213 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1214
1215 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1216 {
1217         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1222  * occupy the first half of the array. The second half of the
1223  * array is for current counters, which are averaged into the
1224  * first set by task_numa_placement.
1225  */
1226 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1227 {
1228         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1229 }
1230
1231 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1232 {
1233         if (!p->numa_faults)
1234                 return 0;
1235
1236         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1237                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1238 }
1239
1240 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1241 {
1242         if (!p->numa_group)
1243                 return 0;
1244
1245         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1246                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1247 }
1248
1249 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1250 {
1251         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1252                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1253 }
1254
1255 static inline unsigned long group_faults_priv(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, 1)];
1262         }
1263
1264         return faults;
1265 }
1266
1267 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1268 {
1269         unsigned long faults = 0;
1270         int node;
1271
1272         for_each_online_node(node) {
1273                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1274         }
1275
1276         return faults;
1277 }
1278
1279 /*
1280  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1281  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1282  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1283  */
1284 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1285
1286 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1287 {
1288         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1289 }
1290
1291 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1292 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1293                                         int maxdist, bool task)
1294 {
1295         unsigned long score = 0;
1296         int node;
1297
1298         /*
1299          * All nodes are directly connected, and the same distance
1300          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1301          */
1302         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1303                 return 0;
1304
1305         /*
1306          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1307          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1308          */
1309         for_each_online_node(node) {
1310                 unsigned long faults;
1311                 int dist = node_distance(nid, node);
1312
1313                 /*
1314                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1315                  * for placement; nid was already counted.
1316                  */
1317                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1318                         continue;
1319
1320                 /*
1321                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1322                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1323                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1324                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1325                  * of each group. Skip other nodes.
1326                  */
1327                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1328                                         dist >= maxdist)
1329                         continue;
1330
1331                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1332                 if (task)
1333                         faults = task_faults(p, node);
1334                 else
1335                         faults = group_faults(p, node);
1336
1337                 /*
1338                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1339                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1340                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1341                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1342                  * The further away a node is, the less the faults count.
1343                  * This seems to result in good task placement.
1344                  */
1345                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1346                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1347                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1348                 }
1349
1350                 score += faults;
1351         }
1352
1353         return score;
1354 }
1355
1356 /*
1357  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1358  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1359  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1360  * evenly spread out between numa nodes.
1361  */
1362 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1363                                         int dist)
1364 {
1365         unsigned long faults, total_faults;
1366
1367         if (!p->numa_faults)
1368                 return 0;
1369
1370         total_faults = p->total_numa_faults;
1371
1372         if (!total_faults)
1373                 return 0;
1374
1375         faults = task_faults(p, nid);
1376         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1377
1378         return 1000 * faults / total_faults;
1379 }
1380
1381 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1382                                          int dist)
1383 {
1384         unsigned long faults, total_faults;
1385
1386         if (!p->numa_group)
1387                 return 0;
1388
1389         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1390
1391         if (!total_faults)
1392                 return 0;
1393
1394         faults = group_faults(p, nid);
1395         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1396
1397         return 1000 * faults / total_faults;
1398 }
1399
1400 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1401                                 int src_nid, int dst_cpu)
1402 {
1403         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1404         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1405         int last_cpupid, this_cpupid;
1406
1407         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1408         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1409
1410         /*
1411          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1412          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1413          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1414          * executed below.
1415          */
1416         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1417             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1418                 return true;
1419
1420         /*
1421          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1422          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1423          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1424          *
1425          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1426          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1427          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1428          *
1429          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1430          * same result twice in a row, given these samples are fully
1431          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1432          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1433          *
1434          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1435          * act on an unlikely task<->page relation.
1436          */
1437         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1438                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1439                 return false;
1440
1441         /* Always allow migrate on private faults */
1442         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1443                 return true;
1444
1445         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1446         if (!ng)
1447                 return true;
1448
1449         /*
1450          * Destination node is much more heavily used than the source
1451          * node? Allow migration.
1452          */
1453         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1454                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1455                 return true;
1456
1457         /*
1458          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1459          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1460          *
1461          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1462          * --------------- * - > ---------------
1463          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1464          */
1465         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1466                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1467 }
1468
1469 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1470 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1471 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1472
1473 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1474 struct numa_stats {
1475         unsigned long load;
1476
1477         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1478         unsigned long compute_capacity;
1479 };
1480
1481 /*
1482  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1483  */
1484 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1485 {
1486         int cpu;
1487
1488         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1489         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1490                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1491
1492                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1493                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1494         }
1495
1496 }
1497
1498 struct task_numa_env {
1499         struct task_struct *p;
1500
1501         int src_cpu, src_nid;
1502         int dst_cpu, dst_nid;
1503
1504         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1505
1506         int imbalance_pct;
1507         int dist;
1508
1509         struct task_struct *best_task;
1510         long best_imp;
1511         int best_cpu;
1512 };
1513
1514 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1515                              struct task_struct *p, long imp)
1516 {
1517         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1518
1519         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1520         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1521                 return;
1522
1523         /*
1524          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1525          * found a better CPU to move/swap.
1526          */
1527         if (env->best_cpu != -1) {
1528                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1529                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1530         }
1531
1532         if (env->best_task)
1533                 put_task_struct(env->best_task);
1534         if (p)
1535                 get_task_struct(p);
1536
1537         env->best_task = p;
1538         env->best_imp = imp;
1539         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1540 }
1541
1542 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1543                                 struct task_numa_env *env)
1544 {
1545         long imb, old_imb;
1546         long orig_src_load, orig_dst_load;
1547         long src_capacity, dst_capacity;
1548
1549         /*
1550          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1551          *
1552          * src_load        dst_load
1553          * ------------ vs ---------
1554          * src_capacity    dst_capacity
1555          */
1556         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1557         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1558
1559         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1560
1561         orig_src_load = env->src_stats.load;
1562         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1563
1564         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1565
1566         /* Would this change make things worse? */
1567         return (imb > old_imb);
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1572  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1573  * Used to deter task migration.
1574  */
1575 #define SMALLIMP        30
1576
1577 /*
1578  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1579  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1580  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1581  * be exchanged with the source task
1582  */
1583 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1584                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1585 {
1586         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1587         struct task_struct *cur;
1588         long src_load, dst_load;
1589         long load;
1590         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1591         long moveimp = imp;
1592         int dist = env->dist;
1593
1594         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1595                 return;
1596
1597         rcu_read_lock();
1598         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1599         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1600                 cur = NULL;
1601
1602         /*
1603          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1604          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1605          */
1606         if (cur == env->p)
1607                 goto unlock;
1608
1609         if (!cur) {
1610                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1611                         goto assign;
1612                 else
1613                         goto unlock;
1614         }
1615
1616         /*
1617          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1618          * source and destination node. Calculate the total differential for
1619          * the source task and potential destination task. The more negative
1620          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1621          * be incurred if the tasks were swapped.
1622          */
1623         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1624         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1625                 goto unlock;
1626
1627         /*
1628          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1629          * in any group then look only at task weights.
1630          */
1631         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1632                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1633                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1634                 /*
1635                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1636                  * tasks within a group over tiny differences.
1637                  */
1638                 if (cur->numa_group)
1639                         imp -= imp / 16;
1640         } else {
1641                 /*
1642                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1643                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1644                  */
1645                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1646                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1647                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1648                 else
1649                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1650                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1651         }
1652
1653         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1654                 imp = moveimp;
1655                 cur = NULL;
1656                 goto assign;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1661          * task migration might only result in ping pong
1662          * of tasks and also hurt performance due to cache
1663          * misses.
1664          */
1665         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1666                 goto unlock;
1667
1668         /*
1669          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1670          */
1671         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1672         if (!load)
1673                 goto assign;
1674
1675         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1676         src_load = env->src_stats.load - load;
1677
1678         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1679                 goto unlock;
1680
1681 assign:
1682         /*
1683          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1684          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1685          */
1686         if (!cur) {
1687                 /*
1688                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1689                  * can be used from IRQ context.
1690                  */
1691                 local_irq_disable();
1692                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1693                                                    env->dst_cpu);
1694                 local_irq_enable();
1695         }
1696
1697         task_numa_assign(env, cur, imp);
1698 unlock:
1699         rcu_read_unlock();
1700 }
1701
1702 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1703                                 long taskimp, long groupimp)
1704 {
1705         long src_load, dst_load, load;
1706         bool maymove = false;
1707         int cpu;
1708
1709         load = task_h_load(env->p);
1710         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1711         src_load = env->src_stats.load - load;
1712
1713         /*
1714          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1715          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1716          */
1717         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1718
1719         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1720                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1721                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1722                         continue;
1723
1724                 env->dst_cpu = cpu;
1725                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1726         }
1727 }
1728
1729 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1730 {
1731         struct task_numa_env env = {
1732                 .p = p,
1733
1734                 .src_cpu = task_cpu(p),
1735                 .src_nid = task_node(p),
1736
1737                 .imbalance_pct = 112,
1738
1739                 .best_task = NULL,
1740                 .best_imp = 0,
1741                 .best_cpu = -1,
1742         };
1743         struct sched_domain *sd;
1744         struct rq *best_rq;
1745         unsigned long taskweight, groupweight;
1746         int nid, ret, dist;
1747         long taskimp, groupimp;
1748
1749         /*
1750          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1751          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1752          *
1753          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1754          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1755          * to satisfy here.
1756          */
1757         rcu_read_lock();
1758         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1759         if (sd)
1760                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1761         rcu_read_unlock();
1762
1763         /*
1764          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1765          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1766          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1767          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1768          */
1769         if (unlikely(!sd)) {
1770                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1771                 return -EINVAL;
1772         }
1773
1774         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1775         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1776         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1777         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1778         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1779         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1780         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1781         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1782
1783         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1784         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1785
1786         /*
1787          * Look at other nodes in these cases:
1788          * - there is no space available on the preferred_nid
1789          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1790          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1791          *   we need to check other locations.
1792          */
1793         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1794                 for_each_online_node(nid) {
1795                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1796                                 continue;
1797
1798                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1799                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1800                                                 dist != env.dist) {
1801                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1802                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1803                         }
1804
1805                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1806                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1807                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1808                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1809                                 continue;
1810
1811                         env.dist = dist;
1812                         env.dst_nid = nid;
1813                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1814                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1815                 }
1816         }
1817
1818         /*
1819          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1820          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1821          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1822          * settle down.
1823          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1824          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1825          */
1826         if (p->numa_group) {
1827                 if (env.best_cpu == -1)
1828                         nid = env.src_nid;
1829                 else
1830                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1831
1832                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1833                         sched_setnuma(p, nid);
1834         }
1835
1836         /* No better CPU than the current one was found. */
1837         if (env.best_cpu == -1)
1838                 return -EAGAIN;
1839
1840         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1841         if (env.best_task == NULL) {
1842                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1843                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1844                 if (ret != 0)
1845                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1846                 return ret;
1847         }
1848
1849         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1850         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1851
1852         if (ret != 0)
1853                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1854         put_task_struct(env.best_task);
1855         return ret;
1856 }
1857
1858 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1859 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1860 {
1861         unsigned long interval = HZ;
1862
1863         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1864         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
1865                 return;
1866
1867         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1868         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1869         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1870
1871         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1872         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1873                 return;
1874
1875         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1876         task_numa_migrate(p);
1877 }
1878
1879 /*
1880  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1881  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1882  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1883  * located.
1884  */
1885 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1886 {
1887         unsigned long faults, max_faults = 0;
1888         int nid, active_nodes = 0;
1889
1890         for_each_online_node(nid) {
1891                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1892                 if (faults > max_faults)
1893                         max_faults = faults;
1894         }
1895
1896         for_each_online_node(nid) {
1897                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1898                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1899                         active_nodes++;
1900         }
1901
1902         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1903         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1904 }
1905
1906 /*
1907  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1908  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1909  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1910  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1911  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1912  */
1913 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1914 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1915
1916 /*
1917  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1918  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1919  * the page accesses are shared with other processes.
1920  * Otherwise, decrease the scan period.
1921  */
1922 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1923                         unsigned long shared, unsigned long private)
1924 {
1925         unsigned int period_slot;
1926         int lr_ratio, ps_ratio;
1927         int diff;
1928
1929         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1930         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1931
1932         /*
1933          * If there were no record hinting faults then either the task is
1934          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1935          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1936          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1937          * node is overloaded. In either case, scan slower
1938          */
1939         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1940                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1941                         p->numa_scan_period << 1);
1942
1943                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1944                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1945
1946                 return;
1947         }
1948
1949         /*
1950          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1951          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1952          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1953          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1954          */
1955         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1956         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1957         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1958
1959         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1960                 /*
1961                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1962                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1963                  */
1964                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1965                 if (!slot)
1966                         slot = 1;
1967                 diff = slot * period_slot;
1968         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1969                 /*
1970                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1971                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1972                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1973                  */
1974                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1975                 if (!slot)
1976                         slot = 1;
1977                 diff = slot * period_slot;
1978         } else {
1979                 /*
1980                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1981                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1982                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1983                  */
1984                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1985                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1986         }
1987
1988         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1989                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1990         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1991 }
1992
1993 /*
1994  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1995  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1996  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1997  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1998  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1999  */
2000 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2001 {
2002         u64 runtime, delta, now;
2003         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2004         now = p->se.exec_start;
2005         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2006
2007         if (p->last_task_numa_placement) {
2008                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2009                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2010
2011                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2012                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2013                         *period = 0;
2014         } else {
2015                 delta = p->se.avg.load_sum;
2016                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2017         }
2018
2019         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2020         p->last_task_numa_placement = now;
2021
2022         return delta;
2023 }
2024
2025 /*
2026  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2027  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2028  * otherwise workloads might not converge.
2029  */
2030 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2031 {
2032         nodemask_t nodes;
2033         int dist;
2034
2035         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2036         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2037                 return nid;
2038
2039         /*
2040          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2041          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2042          * both the node itself, and on nearby nodes.
2043          */
2044         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2045                 unsigned long score, max_score = 0;
2046                 int node, max_node = nid;
2047
2048                 dist = sched_max_numa_distance;
2049
2050                 for_each_online_node(node) {
2051                         score = group_weight(p, node, dist);
2052                         if (score > max_score) {
2053                                 max_score = score;
2054                                 max_node = node;
2055                         }
2056                 }
2057                 return max_node;
2058         }
2059
2060         /*
2061          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2062          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2063          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2064          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2065          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2066          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2067          * keep the complexity of the search down.
2068          */
2069         nodes = node_online_map;
2070         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2071                 unsigned long max_faults = 0;
2072                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2073                 int a, b;
2074
2075                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2076                 if (!find_numa_distance(dist))
2077                         continue;
2078
2079                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2080                         unsigned long faults = 0;
2081                         nodemask_t this_group;
2082                         nodes_clear(this_group);
2083
2084                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2085                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2086                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2087                                         faults += group_faults(p, b);
2088                                         node_set(b, this_group);
2089                                         node_clear(b, nodes);
2090                                 }
2091                         }
2092
2093                         /* Remember the top group. */
2094                         if (faults > max_faults) {
2095                                 max_faults = faults;
2096                                 max_group = this_group;
2097                                 /*
2098                                  * subtle: at the smallest distance there is
2099                                  * just one node left in each "group", the
2100                                  * winner is the preferred nid.
2101                                  */
2102                                 nid = a;
2103                         }
2104                 }
2105                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2106                 if (!max_faults)
2107                         break;
2108                 nodes = max_group;
2109         }
2110         return nid;
2111 }
2112
2113 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2114 {
2115         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2116         unsigned long max_faults = 0;
2117         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2118         unsigned long total_faults;
2119         u64 runtime, period;
2120         spinlock_t *group_lock = NULL;
2121
2122         /*
2123          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2124          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2125          * that the field is read in a single access:
2126          */
2127         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2128         if (p->numa_scan_seq == seq)
2129                 return;
2130         p->numa_scan_seq = seq;
2131         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2132
2133         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2134                        p->numa_faults_locality[1];
2135         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2136
2137         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2138         if (p->numa_group) {
2139                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2140                 spin_lock_irq(group_lock);
2141         }
2142
2143         /* Find the node with the highest number of faults */
2144         for_each_online_node(nid) {
2145                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2146                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2147                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2148                 int priv;
2149
2150                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2151                         long diff, f_diff, f_weight;
2152
2153                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2154                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2155                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2156                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2157
2158                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2159                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2160                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2161                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2162
2163                         /*
2164                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2165                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2166                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2167                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2168                          * faults are less important.
2169                          */
2170                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2171                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2172                                    (total_faults + 1);
2173                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2174                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2175
2176                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2177                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2178                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2179                         p->total_numa_faults += diff;
2180                         if (p->numa_group) {
2181                                 /*
2182                                  * safe because we can only change our own group
2183                                  *
2184                                  * mem_idx represents the offset for a given
2185                                  * nid and priv in a specific region because it
2186                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2187                                  */
2188                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2189                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2190                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2191                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2192                         }
2193                 }
2194
2195                 if (!p->numa_group) {
2196                         if (faults > max_faults) {
2197                                 max_faults = faults;
2198                                 max_nid = nid;
2199                         }
2200                 } else if (group_faults > max_faults) {
2201                         max_faults = group_faults;
2202                         max_nid = nid;
2203                 }
2204         }
2205
2206         if (p->numa_group) {
2207                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2208                 spin_unlock_irq(group_lock);
2209                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2210         }
2211
2212         if (max_faults) {
2213                 /* Set the new preferred node */
2214                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2215                         sched_setnuma(p, max_nid);
2216         }
2217
2218         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2219 }
2220
2221 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2222 {
2223         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2224 }
2225
2226 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2227 {
2228         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2229                 kfree_rcu(grp, rcu);
2230 }
2231
2232 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2233                         int *priv)
2234 {
2235         struct numa_group *grp, *my_grp;
2236         struct task_struct *tsk;
2237         bool join = false;
2238         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2239         int i;
2240
2241         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2242                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2243                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2244
2245                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2246                 if (!grp)
2247                         return;
2248
2249                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2250                 grp->active_nodes = 1;
2251                 grp->max_faults_cpu = 0;
2252                 spin_lock_init(&grp->lock);
2253                 grp->gid = p->pid;
2254                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2255                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2256                                                 nr_node_ids;
2257
2258                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2259                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2260
2261                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2262
2263                 grp->nr_tasks++;
2264                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2265         }
2266
2267         rcu_read_lock();
2268         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2269
2270         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2271                 goto no_join;
2272
2273         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2274         if (!grp)
2275                 goto no_join;
2276
2277         my_grp = p->numa_group;
2278         if (grp == my_grp)
2279                 goto no_join;
2280
2281         /*
2282          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2283          * the other task will join us.
2284          */
2285         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2286                 goto no_join;
2287
2288         /*
2289          * Tie-break on the grp address.
2290          */
2291         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2292                 goto no_join;
2293
2294         /* Always join threads in the same process. */
2295         if (tsk->mm == current->mm)
2296                 join = true;
2297
2298         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2299         if (flags & TNF_SHARED)
2300                 join = true;
2301
2302         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2303         *priv = !join;
2304
2305         if (join && !get_numa_group(grp))
2306                 goto no_join;
2307
2308         rcu_read_unlock();
2309
2310         if (!join)
2311                 return;
2312
2313         BUG_ON(irqs_disabled());
2314         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2315
2316         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2317                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2318                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2319         }
2320         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2321         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2322
2323         my_grp->nr_tasks--;
2324         grp->nr_tasks++;
2325
2326         spin_unlock(&my_grp->lock);
2327         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2328
2329         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2330
2331         put_numa_group(my_grp);
2332         return;
2333
2334 no_join:
2335         rcu_read_unlock();
2336         return;
2337 }
2338
2339 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2340 {
2341         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2342         void *numa_faults = p->numa_faults;
2343         unsigned long flags;
2344         int i;
2345
2346         if (grp) {
2347                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2348                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2349                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2350                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2351
2352                 grp->nr_tasks--;
2353                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2354                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2355                 put_numa_group(grp);
2356         }
2357
2358         p->numa_faults = NULL;
2359         kfree(numa_faults);
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2364  */
2365 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2366 {
2367         struct task_struct *p = current;
2368         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2369         int cpu_node = task_node(current);
2370         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2371         struct numa_group *ng;
2372         int priv;
2373
2374         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2375                 return;
2376
2377         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2378         if (!p->mm)
2379                 return;
2380
2381         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2382         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2383                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2384                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2385
2386                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2387                 if (!p->numa_faults)
2388                         return;
2389
2390                 p->total_numa_faults = 0;
2391                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2392         }
2393
2394         /*
2395          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2396          * to be private if the accessing pid has not changed
2397          */
2398         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2399                 priv = 1;
2400         } else {
2401                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2402                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2403                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2404         }
2405
2406         /*
2407          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2408          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2409          * actively using should be counted as local. This allows the
2410          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2411          */
2412         ng = p->numa_group;
2413         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2414                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2415                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2416                 local = 1;
2417
2418         /*
2419          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2420          * previously failed, or the scheduler moved us.
2421          */
2422         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2423                 task_numa_placement(p);
2424                 numa_migrate_preferred(p);
2425         }
2426
2427         if (migrated)
2428                 p->numa_pages_migrated += pages;
2429         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2430                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2431
2432         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2433         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2434         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2435 }
2436
2437 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2438 {
2439         /*
2440          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2441          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2442          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2443          * much of an issue though, since this is just used for
2444          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2445          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2446          */
2447         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2448         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2449 }
2450
2451 /*
2452  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2453  * Triggered from task_tick_numa().
2454  */
2455 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2456 {
2457         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2458         struct task_struct *p = current;
2459         struct mm_struct *mm = p->mm;
2460         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2461         struct vm_area_struct *vma;
2462         unsigned long start, end;
2463         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2464         long pages, virtpages;
2465
2466         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2467
2468         work->next = work; /* protect against double add */
2469         /*
2470          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2471          *
2472          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2473          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2474          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2475          * work.
2476          */
2477         if (p->flags & PF_EXITING)
2478                 return;
2479
2480         if (!mm->numa_next_scan) {
2481                 mm->numa_next_scan = now +
2482                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2483         }
2484
2485         /*
2486          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2487          */
2488         migrate = mm->numa_next_scan;
2489         if (time_before(now, migrate))
2490                 return;
2491
2492         if (p->numa_scan_period == 0) {
2493                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2494                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2495         }
2496
2497         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2498         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2499                 return;
2500
2501         /*
2502          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2503          * the next time around.
2504          */
2505         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2506
2507         start = mm->numa_scan_offset;
2508         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2509         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2510         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2511         if (!pages)
2512                 return;
2513
2514
2515         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2516                 return;
2517         vma = find_vma(mm, start);
2518         if (!vma) {
2519                 reset_ptenuma_scan(p);
2520                 start = 0;
2521                 vma = mm->mmap;
2522         }
2523         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2524                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2525                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2526                         continue;
2527                 }
2528
2529                 /*
2530                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2531                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2532                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2533                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2534                  */
2535                 if (!vma->vm_mm ||
2536                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2537                         continue;
2538
2539                 /*
2540                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2541                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2542                  */
2543                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2544                         continue;
2545
2546                 do {
2547                         start = max(start, vma->vm_start);
2548                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2549                         end = min(end, vma->vm_end);
2550                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2551
2552                         /*
2553                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2554                          * hpages that have at least one present PTE that
2555                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2556                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2557                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2558                          * areas faster.
2559                          */
2560                         if (nr_pte_updates)
2561                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2562                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2563
2564                         start = end;
2565                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2566                                 goto out;
2567
2568                         cond_resched();
2569                 } while (end != vma->vm_end);
2570         }
2571
2572 out:
2573         /*
2574          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2575          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2576          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2577          * scanner to the start so check it now.
2578          */
2579         if (vma)
2580                 mm->numa_scan_offset = start;
2581         else
2582                 reset_ptenuma_scan(p);
2583         up_read(&mm->mmap_sem);
2584
2585         /*
2586          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2587          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2588          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2589          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2590          */
2591         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2592                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2593                 p->node_stamp += 32 * diff;
2594         }
2595 }
2596
2597 /*
2598  * Drive the periodic memory faults..
2599  */
2600 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2601 {
2602         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2603         u64 period, now;
2604
2605         /*
2606          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2607          */
2608         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2609                 return;
2610
2611         /*
2612          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2613          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2614          * task needs to have done some actual work before we bother with
2615          * NUMA placement.
2616          */
2617         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2618         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2619
2620         if (now > curr->node_stamp + period) {
2621                 if (!curr->node_stamp)
2622                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2623                 curr->node_stamp += period;
2624
2625                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2626                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2627                         task_work_add(curr, work, true);
2628                 }
2629         }
2630 }
2631
2632 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2633 {
2634         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2635         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2636
2637         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2638                 return;
2639
2640         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2641                 return;
2642
2643         if (src_nid == dst_nid)
2644                 return;
2645
2646         /*
2647          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2648          * has completed. This is most likely due to a new task that
2649          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2650          */
2651         if (p->numa_scan_seq) {
2652                 /*
2653                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2654                  * node or if the task was not previously running on
2655                  * the preferred node.
2656                  */
2657                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2658                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2659                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2660                         return;
2661         }
2662
2663         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2664 }
2665
2666 #else
2667 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2668 {
2669 }
2670
2671 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2672 {
2673 }
2674
2675 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2676 {
2677 }
2678
2679 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2680 {
2681 }
2682
2683 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2684
2685 static void
2686 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2687 {
2688         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2689         if (!parent_entity(se))
2690                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2691 #ifdef CONFIG_SMP
2692         if (entity_is_task(se)) {
2693                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2694
2695                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2696                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2697         }
2698 #endif
2699         cfs_rq->nr_running++;
2700 }
2701
2702 static void
2703 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2704 {
2705         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2706         if (!parent_entity(se))
2707                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2708 #ifdef CONFIG_SMP
2709         if (entity_is_task(se)) {
2710                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2711                 list_del_init(&se->group_node);
2712         }
2713 #endif
2714         cfs_rq->nr_running--;
2715 }
2716
2717 /*
2718  * Signed add and clamp on underflow.
2719  *
2720  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2721  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2722  * values.
2723  */
2724 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2725         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2726         typeof(_val) val = (_val);                              \
2727         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2728                                                                 \
2729         res = var + val;                                        \
2730                                                                 \
2731         if (val < 0 && res > var)                               \
2732                 res = 0;                                        \
2733                                                                 \
2734         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2735 } while (0)
2736
2737 /*
2738  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2739  *
2740  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2741  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2742  * values.
2743  */
2744 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2745         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2746         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2747         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2748         res = var - val;                                        \
2749         if (res > var)                                          \
2750                 res = 0;                                        \
2751         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2752 } while (0)
2753
2754 /*
2755  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2756  *
2757  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2758  * and is thus optimized for local variable updates.
2759  */
2760 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2761         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2762         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2763 } while (0)
2764
2765 #ifdef CONFIG_SMP
2766 static inline void
2767 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2768 {
2769         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2770
2771         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2772         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2773 }
2774
2775 static inline void
2776 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2777 {
2778         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2779
2780         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2781         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2782                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2783 }
2784
2785 static inline void
2786 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2787 {
2788         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2789         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2790 }
2791
2792 static inline void
2793 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2794 {
2795         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2796         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2797 }
2798 #else
2799 static inline void
2800 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2801 static inline void
2802 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2803 static inline void
2804 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2805 static inline void
2806 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2807 #endif
2808
2809 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2810                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2811 {
2812         if (se->on_rq) {
2813                 /* commit outstanding execution time */
2814                 if (cfs_rq->curr == se)
2815                         update_curr(cfs_rq);
2816                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2817                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2818         }
2819         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2820
2821         se->runnable_weight = runnable;
2822         update_load_set(&se->load, weight);
2823
2824 #ifdef CONFIG_SMP
2825         do {
2826                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2827
2828                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2829                 se->avg.runnable_load_avg =
2830                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2831         } while (0);
2832 #endif
2833
2834         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2835         if (se->on_rq) {
2836                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2837                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2838         }
2839 }
2840
2841 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2842 {
2843         struct sched_entity *se = &p->se;
2844         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2845         struct load_weight *load = &se->load;
2846         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2847
2848         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2849         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2850 }
2851
2852 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2853 #ifdef CONFIG_SMP
2854 /*
2855  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2856  * global sum we all love to hate.
2857  *
2858  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2859  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2860  *
2861  *                     tg->weight * grq->load.weight
2862  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2863  *                        \Sum grq->load.weight
2864  *
2865  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2866  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2867  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2868  *
2869  * So instead of the above, we substitute:
2870  *
2871  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2872  *
2873  * which yields the following:
2874  *
2875  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2876  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2877  *                              tg->load_avg
2878  *
2879  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2880  *
2881  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2882  *
2883  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2884  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2885  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2886  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2887  * yielding bad latency etc..
2888  *
2889  * Now, in that special case (1) reduces to:
2890  *
2891  *                     tg->weight * grq->load.weight
2892  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2893  *                          grp->load.weight
2894  *
2895  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2896  *
2897  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2898  * UP case, like:
2899  *
2900  *   ge->load.weight =
2901  *
2902  *              tg->weight * grq->load.weight
2903  *     ---------------------------------------------------         (5)
2904  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2905  *
2906  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2907  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2908  *
2909  *
2910  *                     tg->weight * grq->load.weight
2911  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2912  *                              tg_load_avg'
2913  *
2914  * Where:
2915  *
2916  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2917  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2918  *
2919  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2920  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2921  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2922  *
2923  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2924  *
2925  * hence icky!
2926  */
2927 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2928 {
2929         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2930         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2931
2932         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2933
2934         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2935
2936         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2937
2938         /* Ensure tg_weight >= load */
2939         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2940         tg_weight += load;
2941
2942         shares = (tg_shares * load);
2943         if (tg_weight)
2944                 shares /= tg_weight;
2945
2946         /*
2947          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2948          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2949          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2950          * the group on a CPU.
2951          *
2952          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2953          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2954          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2955          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2956          * instead of 0.
2957          */
2958         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2959 }
2960
2961 /*
2962  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2963  * the group entity weight calculated above.
2964  *
2965  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2966  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2967  * does not represent the runnable weight.
2968  *
2969  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2970  * runqueue:
2971  *
2972  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2973  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2974  *                                               grq->avg.load_avg
2975  *
2976  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2977  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2978  *
2979  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2980  *
2981  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2982  *              -----------------------------------------------------   (8)
2983  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2984  *
2985  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2986  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2987  */
2988 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2989 {
2990         long runnable, load_avg;
2991
2992         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2993                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2994
2995         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2996                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2997
2998         runnable *= shares;
2999         if (load_avg)
3000                 runnable /= load_avg;
3001
3002         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
3003 }
3004 #endif /* CONFIG_SMP */
3005
3006 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3007
3008 /*
3009  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3010  * runqueue.
3011  */
3012 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3013 {
3014         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3015         long shares, runnable;
3016
3017         if (!gcfs_rq)
3018                 return;
3019
3020         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3021                 return;
3022
3023 #ifndef CONFIG_SMP
3024         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3025
3026         if (likely(se->load.weight == shares))
3027                 return;
3028 #else
3029         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3030         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3031 #endif
3032
3033         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3034 }
3035
3036 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3037 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3038 {
3039 }
3040 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3041
3042 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3043 {
3044         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3045
3046         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3047                 /*
3048                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3049                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3050                  * a real problem.
3051                  *
3052                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3053                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3054                  * number include things like RT tasks.
3055                  *
3056                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3057                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3058                  *
3059                  * See cpu_util().
3060                  */
3061                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3062         }
3063 }
3064
3065 #ifdef CONFIG_SMP
3066 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3067 /**
3068  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3069  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3070  * @force: update regardless of how small the difference
3071  *
3072  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3073  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3074  * considerations.
3075  *
3076  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3077  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3078  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3079  *
3080  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3081  */
3082 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3083 {
3084         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3085
3086         /*
3087          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3088          */
3089         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3090                 return;
3091
3092         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3093                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3094                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3095         }
3096 }
3097
3098 /*
3099  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3100  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3101  * including the state of rq->lock, should be made.
3102  */
3103 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3104                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3105 {
3106         u64 p_last_update_time;
3107         u64 n_last_update_time;
3108
3109         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3110                 return;
3111
3112         /*
3113          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3114          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3115          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3116          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3117          * the wakee more load sounds not bad.
3118          */
3119         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3120                 return;
3121
3122 #ifndef CONFIG_64BIT
3123         {
3124                 u64 p_last_update_time_copy;
3125                 u64 n_last_update_time_copy;
3126
3127                 do {
3128                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3129                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3130
3131                         smp_rmb();
3132
3133                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3134                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3135
3136                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3137                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3138         }
3139 #else
3140         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3141         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3142 #endif
3143         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3144         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3145 }
3146
3147
3148 /*
3149  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3150  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3151  * that for each group:
3152  *
3153  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3154  *
3155  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3156  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3157  *
3158  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3159  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3160  * their PELT windows aligned).
3161  *
3162  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3163  *
3164  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3165  *
3166  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3167  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3168  *
3169  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3170  *
3171  * And per (1) we have:
3172  *
3173  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3174  *
3175  * Which gives:
3176  *
3177  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3178  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3179  *                               grq->load.weight
3180  *
3181  * Except that is wrong!
3182  *
3183  * Because while for entities historical weight is not important and we
3184  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3185  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3186  *
3187  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3188  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3189  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3190  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3191  *
3192  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3193  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3194  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3195  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3196  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3197  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3198  *
3199  * So we'll have to approximate.. :/
3200  *
3201  * Given the constraint:
3202  *
3203  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3204  *
3205  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3206  * overlap.
3207  *
3208  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3209  *
3210  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3211  *
3212  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3213  *
3214  */
3215
3216 static inline void
3217 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3218 {
3219         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3220
3221         /* Nothing to update */
3222         if (!delta)
3223                 return;
3224
3225         /*
3226          * The relation between sum and avg is:
3227          *
3228          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3229          *
3230          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3231          */
3232
3233         /* Set new sched_entity's utilization */
3234         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3235         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3236
3237         /* Update parent cfs_rq utilization */
3238         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3239         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3240 }
3241
3242 static inline void
3243 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3244 {
3245         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3246         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3247         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3248         s64 delta_sum;
3249
3250         if (!runnable_sum)
3251                 return;
3252
3253         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3254
3255         if (runnable_sum >= 0) {
3256                 /*
3257                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3258                  * the CPU is saturated running == runnable.
3259                  */
3260                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3261                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3262         } else {
3263                 /*
3264                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3265                  * assuming all tasks are equally runnable.
3266                  */
3267                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3268                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3269                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3270                 }
3271
3272                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3273                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3274         }
3275
3276         /*
3277          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3278          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3279          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3280          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3281          */
3282         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3283         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3284
3285         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3286         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3287
3288         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3289         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3290
3291         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3292         se->avg.load_avg = load_avg;
3293         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3294         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3295
3296         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3297         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3298         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3299         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3300
3301         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3302         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3303
3304         if (se->on_rq) {
3305                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3306                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3307         }
3308 }
3309
3310 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3311 {
3312         cfs_rq->propagate = 1;
3313         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3314 }
3315
3316 /* Update task and its cfs_rq load average */
3317 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3318 {
3319         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3320
3321         if (entity_is_task(se))
3322                 return 0;
3323
3324         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3325         if (!gcfs_rq->propagate)
3326                 return 0;
3327
3328         gcfs_rq->propagate = 0;
3329
3330         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3331
3332         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3333
3334         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3335         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3336
3337         return 1;
3338 }
3339
3340 /*
3341  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3342  * group_entity:
3343  */
3344 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3345 {
3346         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3347
3348         /*
3349          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3350          * decay it:
3351          */
3352         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3353                 return false;
3354
3355         /*
3356          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3357          * the utilization of the sched_entity:
3358          */
3359         if (gcfs_rq->propagate)
3360                 return false;
3361
3362         /*
3363          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3364          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3365          * waste of time to try to decay it:
3366          */
3367         return true;
3368 }
3369
3370 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3371
3372 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3373
3374 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3375 {
3376         return 0;
3377 }
3378
3379 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3380
3381 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3382
3383 /**
3384  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3385  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3386  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3387  *
3388  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3389  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3390  * post_init_entity_util_avg().
3391  *
3392  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3393  *
3394  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3395  *
3396  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3397  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3398  */
3399 static inline int
3400 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3401 {
3402         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3403         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3404         int decayed = 0;
3405
3406         if (cfs_rq->removed.nr) {
3407                 unsigned long r;
3408                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3409
3410                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3411                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3412                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3413                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3414                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3415                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3416
3417                 r = removed_load;
3418                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3419                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3420
3421                 r = removed_util;
3422                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3423                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3424
3425                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3426
3427                 decayed = 1;
3428         }
3429
3430         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3431
3432 #ifndef CONFIG_64BIT
3433         smp_wmb();
3434         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3435 #endif
3436
3437         if (decayed)
3438                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3439
3440         return decayed;
3441 }
3442
3443 /**
3444  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3445  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3446  * @se: sched_entity to attach
3447  * @flags: migration hints
3448  *
3449  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3450  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3451  */
3452 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3453 {
3454         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3455
3456         /*
3457          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3458          * window because without that, really weird and wonderful things can
3459          * happen.
3460          *
3461          * XXX illustrate
3462          */
3463         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3464         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3465
3466         /*
3467          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3468          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3469          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3470          * _sum a little.
3471          */
3472         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3473
3474         se->avg.load_sum = divider;
3475         if (se_weight(se)) {
3476                 se->avg.load_sum =
3477                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3478         }
3479
3480         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3481
3482         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3483         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3484         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3485
3486         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3487
3488         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3489 }
3490
3491 /**
3492  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3493  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3494  * @se: sched_entity to detach
3495  *
3496  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3497  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3498  */
3499 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3500 {
3501         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3502         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3503         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3504
3505         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3506
3507         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3508 }
3509
3510 /*
3511  * Optional action to be done while updating the load average
3512  */
3513 #define UPDATE_TG       0x1
3514 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3515 #define DO_ATTACH       0x4
3516
3517 /* Update task and its cfs_rq load average */
3518 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3519 {
3520         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3521         int decayed;
3522
3523         /*
3524          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3525          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3526          */
3527         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3528                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3529
3530         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3531         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3532
3533         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3534
3535                 /*
3536                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3537                  * !last_update_time means we've passed through
3538                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3539                  *
3540                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3541                  */
3542                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3543                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3544
3545         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3546                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3547 }
3548
3549 #ifndef CONFIG_64BIT
3550 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3551 {
3552         u64 last_update_time_copy;
3553         u64 last_update_time;
3554
3555         do {
3556                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3557                 smp_rmb();
3558                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3559         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3560
3561         return last_update_time;
3562 }
3563 #else
3564 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3565 {
3566         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3567 }
3568 #endif
3569
3570 /*
3571  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3572  * the previous rq.
3573  */
3574 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3575 {
3576         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3577         u64 last_update_time;
3578
3579         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3580         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3581 }
3582
3583 /*
3584  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3585  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3586  */
3587 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3588 {
3589         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3590         unsigned long flags;
3591
3592         /*
3593          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3594          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3595          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3596          */
3597
3598         sync_entity_load_avg(se);
3599
3600         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3601         ++cfs_rq->removed.nr;
3602         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3603         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3604         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3605         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3606 }
3607
3608 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3609 {
3610         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3611 }
3612
3613 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3614 {
3615         return cfs_rq->avg.load_avg;
3616 }
3617
3618 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3619
3620 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3621 {
3622         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3623 }
3624
3625 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3626 {
3627         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3628
3629         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3630 }
3631
3632 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3633 {
3634         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3635 }
3636
3637 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3638                                     struct task_struct *p)
3639 {
3640         unsigned int enqueued;
3641
3642         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3643                 return;
3644
3645         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3646         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3647         enqueued += _task_util_est(p);
3648         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3649 }
3650
3651 /*
3652  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3653  * based on the observation that:
3654  *
3655  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3656  *
3657  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3658  */
3659 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3660 {
3661         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3662 }
3663
3664 static void
3665 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3666 {
3667         long last_ewma_diff;
3668         struct util_est ue;
3669         int cpu;
3670
3671         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3672                 return;
3673
3674         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3675         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3676         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3677         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3678
3679         /*
3680          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3681          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3682          */
3683         if (!task_sleep)
3684                 return;
3685
3686         /*
3687          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3688          * skip the util_est update.
3689          */
3690         ue = p->se.avg.util_est;
3691         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3692                 return;
3693
3694         /*
3695          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3696          * already ~1% close to its last activation value.
3697          */
3698         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3699         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3700         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3701                 return;
3702
3703         /*
3704          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3705          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3706          */
3707         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3708         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3709                 return;
3710
3711         /*
3712          * Update Task's estimated utilization
3713          *
3714          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3715          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3716          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3717          * Weighted Moving Average (EWMA):
3718          *
3719          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3720          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3721          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3722          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3723          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3724          *
3725          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3726          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3727          */
3728         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3729         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3730         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3731         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3732 }
3733
3734 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3735 {
3736         return capacity * 1024 > task_util_est(p) * capacity_margin;
3737 }
3738
3739 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3740 {
3741         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3742                 return;
3743
3744         if (!p) {
3745                 rq->misfit_task_load = 0;
3746                 return;
3747         }
3748
3749         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3750                 rq->misfit_task_load = 0;
3751                 return;
3752         }
3753
3754         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3755 }
3756
3757 #else /* CONFIG_SMP */
3758
3759 #define UPDATE_TG       0x0
3760 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3761 #define DO_ATTACH       0x0
3762
3763 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3764 {
3765         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3766 }
3767
3768 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3769
3770 static inline void
3771 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3772 static inline void
3773 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3774
3775 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3776 {
3777         return 0;
3778 }
3779
3780 static inline void
3781 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3782
3783 static inline void
3784 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3785                  bool task_sleep) {}
3786 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3787
3788 #endif /* CONFIG_SMP */
3789
3790 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3791 {
3792 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3793         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3794
3795         if (d < 0)
3796                 d = -d;
3797
3798         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3799                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3800 #endif
3801 }
3802
3803 static void
3804 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3805 {
3806         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3807
3808         /*
3809          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3810          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3811          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3812          * stays open at the end.
3813          */
3814         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3815                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3816
3817         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3818         if (!initial) {
3819                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3820
3821                 /*
3822                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3823                  * for a gentler effect of sleepers:
3824                  */
3825                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3826                         thresh >>= 1;
3827
3828                 vruntime -= thresh;
3829         }
3830
3831         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3832         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3833 }
3834
3835 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3836
3837 static inline void check_schedstat_required(void)
3838 {
3839 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3840         if (schedstat_enabled())
3841                 return;
3842
3843         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3844         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3845                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3846                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3847                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3848                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3849                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3850                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3851                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3852                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3853         }
3854 #endif
3855 }
3856
3857
3858 /*
3859  * MIGRATION
3860  *
3861  *      dequeue
3862  *        update_curr()
3863  *          update_min_vruntime()
3864  *        vruntime -= min_vruntime
3865  *
3866  *      enqueue
3867  *        update_curr()
3868  *          update_min_vruntime()
3869  *        vruntime += min_vruntime
3870  *
3871  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3872  * min_vruntime are up-to-date.
3873  *
3874  * WAKEUP (remote)
3875  *
3876  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3877  *        vruntime -= min_vruntime
3878  *
3879  *      enqueue
3880  *        update_curr()
3881  *          update_min_vruntime()
3882  *        vruntime += min_vruntime
3883  *
3884  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3885  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3886  */
3887
3888 static void
3889 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3890 {
3891         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3892         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3893
3894         /*
3895          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3896          * update_curr().
3897          */
3898         if (renorm && curr)
3899                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3900
3901         update_curr(cfs_rq);
3902
3903         /*
3904          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3905          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3906          * placed in the past could significantly boost this task to the
3907          * fairness detriment of existing tasks.
3908          */
3909         if (renorm && !curr)
3910                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3911
3912         /*
3913          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3914          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3915          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3916          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3917          *     its group cfs_rq
3918          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3919          */
3920         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3921         update_cfs_group(se);
3922         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3923         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3924
3925         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3926                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3927
3928         check_schedstat_required();
3929         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3930         check_spread(cfs_rq, se);
3931         if (!curr)
3932                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3933         se->on_rq = 1;
3934
3935         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3936                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3937                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3938         }
3939 }
3940
3941 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3942 {
3943         for_each_sched_entity(se) {
3944                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3945                 if (cfs_rq->last != se)
3946                         break;
3947
3948                 cfs_rq->last = NULL;
3949         }
3950 }
3951
3952 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3953 {
3954         for_each_sched_entity(se) {
3955                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3956                 if (cfs_rq->next != se)
3957                         break;
3958
3959                 cfs_rq->next = NULL;
3960         }
3961 }
3962
3963 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3964 {
3965         for_each_sched_entity(se) {
3966                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3967                 if (cfs_rq->skip != se)
3968                         break;
3969
3970                 cfs_rq->skip = NULL;
3971         }
3972 }
3973
3974 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3975 {
3976         if (cfs_rq->last == se)
3977                 __clear_buddies_last(se);
3978
3979         if (cfs_rq->next == se)
3980                 __clear_buddies_next(se);
3981
3982         if (cfs_rq->skip == se)
3983                 __clear_buddies_skip(se);
3984 }
3985
3986 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3987
3988 static void
3989 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3990 {
3991         /*
3992          * Update run-time statistics of the 'current'.
3993          */
3994         update_curr(cfs_rq);
3995
3996         /*
3997          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3998          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3999          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4000          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4001          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4002          *     of its group cfs_rq.
4003          */
4004         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4005         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4006
4007         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4008
4009         clear_buddies(cfs_rq, se);
4010
4011         if (se != cfs_rq->curr)
4012                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4013         se->on_rq = 0;
4014         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4015
4016         /*
4017          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4018          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4019          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4020          * can move min_vruntime forward still more.
4021          */
4022         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4023                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4024
4025         /* return excess runtime on last dequeue */
4026         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4027
4028         update_cfs_group(se);
4029
4030         /*
4031          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4032          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4033          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4034          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4035          */
4036         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4037                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4038 }
4039
4040 /*
4041  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4042  */
4043 static void
4044 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4045 {
4046         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4047         struct sched_entity *se;
4048         s64 delta;
4049
4050         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4051         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4052         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4053                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4054                 /*
4055                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4056                  * re-elected due to buddy favours.
4057                  */
4058                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4059                 return;
4060         }
4061
4062         /*
4063          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4064          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4065          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4066          */
4067         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4068                 return;
4069
4070         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4071         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4072
4073         if (delta < 0)
4074                 return;
4075
4076         if (delta > ideal_runtime)
4077                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4078 }
4079
4080 static void
4081 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4082 {
4083         /* 'current' is not kept within the tree. */
4084         if (se->on_rq) {
4085                 /*
4086                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4087                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4088                  * runqueue.
4089                  */
4090                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4091                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4092                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4093         }
4094
4095         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4096         cfs_rq->curr = se;
4097
4098         /*
4099          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4100          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4101          * when there are only lesser-weight tasks around):
4102          */
4103         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4104                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4105                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4106                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4107         }
4108
4109         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4110 }
4111
4112 static int
4113 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4114
4115 /*
4116  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4117  * 1) keep things fair between processes/task groups
4118  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4119  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4120  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4121  */
4122 static struct sched_entity *
4123 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4124 {
4125         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4126         struct sched_entity *se;
4127
4128         /*
4129          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4130          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4131          */
4132         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4133                 left = curr;
4134
4135         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4136
4137         /*
4138          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4139          * be done without getting too unfair.
4140          */
4141         if (cfs_rq->skip == se) {
4142                 struct sched_entity *second;
4143
4144                 if (se == curr) {
4145                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4146                 } else {
4147                         second = __pick_next_entity(se);
4148                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4149                                 second = curr;
4150                 }
4151
4152                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4153                         se = second;
4154         }
4155
4156         /*
4157          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4158          */
4159         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4160                 se = cfs_rq->last;
4161
4162         /*
4163          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4164          */
4165         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4166                 se = cfs_rq->next;
4167
4168         clear_buddies(cfs_rq, se);
4169
4170         return se;
4171 }
4172
4173 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4174
4175 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4176 {
4177         /*
4178          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4179          * was not called and update_curr() has to be done:
4180          */
4181         if (prev->on_rq)
4182                 update_curr(cfs_rq);
4183
4184         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4185         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4186
4187         check_spread(cfs_rq, prev);
4188
4189         if (prev->on_rq) {
4190                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4191                 /* Put 'current' back into the tree. */
4192                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4193                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4194                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4195         }
4196         cfs_rq->curr = NULL;
4197 }
4198
4199 static void
4200 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4201 {
4202         /*
4203          * Update run-time statistics of the 'current'.
4204          */
4205         update_curr(cfs_rq);
4206
4207         /*
4208          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4209          */
4210         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4211         update_cfs_group(curr);
4212
4213 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4214         /*
4215          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4216          * validating it and just reschedule.
4217          */
4218         if (queued) {
4219                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4220                 return;
4221         }
4222         /*
4223          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4224          */
4225         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4226                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4227                 return;
4228 #endif
4229
4230         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4231                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4232 }
4233
4234
4235 /**************************************************
4236  * CFS bandwidth control machinery
4237  */
4238
4239 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4240
4241 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4242 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4243
4244 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4245 {
4246         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4247 }
4248
4249 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4250 {
4251         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4252 }
4253
4254 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4255 {
4256         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4257 }
4258 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4259 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4260 {
4261         return true;
4262 }
4263
4264 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4265 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4266 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4267
4268 /*
4269  * default period for cfs group bandwidth.
4270  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4271  */
4272 static inline u64 default_cfs_period(void)
4273 {
4274         return 100000000ULL;
4275 }
4276
4277 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4278 {
4279         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4280 }
4281
4282 /*
4283  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4284  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4285  * additional synchronization around rq->lock.
4286  *
4287  * requires cfs_b->lock
4288  */
4289 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4290 {
4291         u64 now;
4292
4293         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4294                 return;
4295
4296         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4297         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4298         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4299         cfs_b->expires_seq++;
4300 }
4301
4302 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4303 {
4304         return &tg->cfs_bandwidth;
4305 }
4306
4307 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4308 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4309 {
4310         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4311                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4312
4313         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4314 }
4315
4316 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4317 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4318 {
4319         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4320         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4321         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4322         int expires_seq;
4323
4324         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4325         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4326
4327         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4328         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4329                 amount = min_amount;
4330         else {
4331                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4332
4333                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4334                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4335                         cfs_b->runtime -= amount;
4336                         cfs_b->idle = 0;
4337                 }
4338         }
4339         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4340         expires = cfs_b->runtime_expires;
4341         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4342
4343         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4344         /*
4345          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4346          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4347          * issued.
4348          */
4349         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4350                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4351                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4352         }
4353
4354         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4355 }
4356
4357 /*
4358  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4359  * fact that rq->clock snapshots this value.
4360  */
4361 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4362 {
4363         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4364
4365         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4366         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4367                 return;
4368
4369         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4370                 return;
4371
4372         /*
4373          * If the local deadline has passed we have to consider the
4374          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4375          * has not truly expired.
4376          *
4377          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4378          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4379          */
4380         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4381                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4382                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4383         } else {
4384                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4385                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4386         }
4387 }
4388
4389 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4390 {
4391         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4392         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4393         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4394
4395         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4396                 return;
4397
4398         /*
4399          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4400          * hierarchy can be throttled
4401          */
4402         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4403                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4404 }
4405
4406 static __always_inline
4407 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4408 {
4409         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4410                 return;
4411
4412         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4413 }
4414
4415 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4416 {
4417         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4418 }
4419
4420 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4421 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4422 {
4423         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4424 }
4425
4426 /*
4427  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4428  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4429  * load-balance operations.
4430  */
4431 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4432                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4433 {
4434         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4435
4436         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4437         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4438
4439         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4440                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4441 }
4442
4443 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4444 {
4445         struct rq *rq = data;
4446         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4447
4448         cfs_rq->throttle_count--;
4449         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4450                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4451                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4452                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4453
4454                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4455                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4456                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4457         }
4458
4459         return 0;
4460 }
4461
4462 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4463 {
4464         struct rq *rq = data;
4465         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4466
4467         /* group is entering throttled state, stop time */
4468         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4469                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4470                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4471         }
4472         cfs_rq->throttle_count++;
4473
4474         return 0;
4475 }
4476
4477 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4478 {
4479         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4480         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4481         struct sched_entity *se;
4482         long task_delta, dequeue = 1;
4483         bool empty;
4484
4485         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4486
4487         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4488         rcu_read_lock();
4489         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4490         rcu_read_unlock();
4491
4492         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4493         for_each_sched_entity(se) {
4494                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4495                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4496                 if (!se->on_rq)
4497                         break;
4498
4499                 if (dequeue)
4500                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4501                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4502
4503                 if (qcfs_rq->load.weight)
4504                         dequeue = 0;
4505         }
4506
4507         if (!se)
4508                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4509
4510         cfs_rq->throttled = 1;
4511         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4512         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4513         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4514
4515         /*
4516          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4517          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4518          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4519          */
4520         if (cfs_b->distribute_running)
4521                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4522         else
4523                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4524
4525         /*
4526          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4527          * timer is running.
4528          */
4529         if (empty)
4530                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4531
4532         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4533 }
4534
4535 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4536 {
4537         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4538         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4539         struct sched_entity *se;
4540         int enqueue = 1;
4541         long task_delta;
4542
4543         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4544
4545         cfs_rq->throttled = 0;
4546
4547         update_rq_clock(rq);
4548
4549         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4550         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4551         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4552         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4553
4554         /* update hierarchical throttle state */
4555         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4556
4557         if (!cfs_rq->load.weight)
4558                 return;
4559
4560         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4561         for_each_sched_entity(se) {
4562                 if (se->on_rq)
4563                         enqueue = 0;
4564
4565                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4566                 if (enqueue)
4567                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4568                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4569
4570                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4571                         break;
4572         }
4573
4574         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4575
4576         if (!se)
4577                 add_nr_running(rq, task_delta);
4578
4579         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4580         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4581                 resched_curr(rq);
4582 }
4583
4584 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4585                 u64 remaining, u64 expires)
4586 {
4587         struct cfs_rq *cfs_rq;
4588         u64 runtime;
4589         u64 starting_runtime = remaining;
4590
4591         rcu_read_lock();
4592         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4593                                 throttled_list) {
4594                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4595                 struct rq_flags rf;
4596
4597                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4598                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4599                         goto next;
4600
4601                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4602                 if (runtime > remaining)
4603                         runtime = remaining;
4604                 remaining -= runtime;
4605
4606                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4607                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4608
4609                 /* we check whether we're throttled above */
4610                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4611                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4612
4613 next:
4614                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4615
4616                 if (!remaining)
4617                         break;
4618         }
4619         rcu_read_unlock();
4620
4621         return starting_runtime - remaining;
4622 }
4623
4624 /*
4625  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4626  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4627  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4628  * used to track this state.
4629  */
4630 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4631 {
4632         u64 runtime, runtime_expires;
4633         int throttled;
4634
4635         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4636         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4637                 goto out_deactivate;
4638
4639         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4640         cfs_b->nr_periods += overrun;
4641
4642         /*
4643          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4644          * we're going inactive then everything else can be deferred
4645          */
4646         if (cfs_b->idle && !throttled)
4647                 goto out_deactivate;
4648
4649         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4650
4651         if (!throttled) {
4652                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4653                 cfs_b->idle = 1;
4654                 return 0;
4655         }
4656
4657         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4658         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4659
4660         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4661
4662         /*
4663          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4664          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4665          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4666          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4667          * only by limited amounts in that extreme case.
4668          */
4669         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4670                 runtime = cfs_b->runtime;
4671                 cfs_b->distribute_running = 1;
4672                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4673                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4674                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4675                                                  runtime_expires);
4676                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4677
4678                 cfs_b->distribute_running = 0;
4679                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4680
4681                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4682         }
4683
4684         /*
4685          * While we are ensured activity in the period following an
4686          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4687          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4688          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4689          */
4690         cfs_b->idle = 0;
4691
4692         return 0;
4693
4694 out_deactivate:
4695         return 1;
4696 }
4697
4698 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4699 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4700 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4701 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4702 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4703 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4704
4705 /*
4706  * Are we near the end of the current quota period?
4707  *
4708  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4709  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4710  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4711  */
4712 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4713 {
4714         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4715         u64 remaining;
4716
4717         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4718         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4719                 return 1;
4720
4721         /* is a quota refresh about to occur? */
4722         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4723         if (remaining < min_expire)
4724                 return 1;
4725
4726         return 0;
4727 }
4728
4729 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4730 {
4731         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4732
4733         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4734         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4735                 return;
4736
4737         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4738                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4739                         HRTIMER_MODE_REL);
4740 }
4741
4742 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4743 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4744 {
4745         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4746         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4747
4748         if (slack_runtime <= 0)
4749                 return;
4750
4751         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4752         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4753             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4754                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4755
4756                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4757                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4758                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4759                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4760         }
4761         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4762
4763         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4764         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4765 }
4766
4767 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4768 {
4769         if (!cfs_bandwidth_used())
4770                 return;
4771
4772         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4773                 return;
4774
4775         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4776 }
4777
4778 /*
4779  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4780  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4781  */
4782 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4783 {
4784         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4785         unsigned long flags;
4786         u64 expires;
4787
4788         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4789         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4790         if (cfs_b->distribute_running) {
4791                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4792                 return;
4793         }
4794
4795         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4796                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4797                 return;
4798         }
4799
4800         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4801                 runtime = cfs_b->runtime;
4802
4803         expires = cfs_b->runtime_expires;
4804         if (runtime)
4805                 cfs_b->distribute_running = 1;
4806
4807         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4808
4809         if (!runtime)
4810                 return;
4811
4812         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4813
4814         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4815         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4816                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4817         cfs_b->distribute_running = 0;
4818         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4819 }
4820
4821 /*
4822  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4823  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4824  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4825  */
4826 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4827 {
4828         if (!cfs_bandwidth_used())
4829                 return;
4830
4831         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4832         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4833                 return;
4834
4835         /* ensure the group is not already throttled */
4836         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4837                 return;
4838
4839         /* update runtime allocation */
4840         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4841         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4842                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4843 }
4844
4845 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4846 {
4847         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4848
4849         if (!cfs_bandwidth_used())
4850                 return;
4851
4852         if (!tg->parent)
4853                 return;
4854
4855         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4856         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4857
4858         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4859         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4860 }
4861
4862 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4863 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4864 {
4865         if (!cfs_bandwidth_used())
4866                 return false;
4867
4868         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4869                 return false;
4870
4871         /*
4872          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4873          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4874          */
4875         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4876                 return true;
4877
4878         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4879         return true;
4880 }
4881
4882 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4883 {
4884         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4885                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4886
4887         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4888
4889         return HRTIMER_NORESTART;
4890 }
4891
4892 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4893
4894 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4895 {
4896         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4897                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4898         unsigned long flags;
4899         int overrun;
4900         int idle = 0;
4901         int count = 0;
4902
4903         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4904         for (;;) {
4905                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4906                 if (!overrun)
4907                         break;
4908
4909                 if (++count > 3) {
4910                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4911
4912                         new = (old * 147) / 128; /* ~115% */
4913                         new = min(new, max_cfs_quota_period);
4914
4915                         cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4916
4917                         /* since max is 1s, this is limited to 1e9^2, which fits in u64 */
4918                         cfs_b->quota *= new;
4919                         cfs_b->quota = div64_u64(cfs_b->quota, old);
4920
4921                         pr_warn_ratelimited(
4922         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4923                                 smp_processor_id(),
4924                                 div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4925                                 div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4926
4927                         /* reset count so we don't come right back in here */
4928                         count = 0;
4929                 }
4930
4931                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
4932         }
4933         if (idle)
4934                 cfs_b->period_active = 0;
4935         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4936
4937         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4938 }
4939
4940 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4941 {
4942         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4943         cfs_b->runtime = 0;
4944         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4945         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4946
4947         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4948         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4949         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4950         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4951         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4952         cfs_b->distribute_running = 0;
4953 }
4954
4955 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4956 {
4957         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4958         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4959 }
4960
4961 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4962 {
4963         u64 overrun;
4964
4965         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4966
4967         if (cfs_b->period_active)
4968                 return;
4969
4970         cfs_b->period_active = 1;
4971         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4972         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4973         cfs_b->expires_seq++;
4974         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4975 }
4976
4977 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4978 {
4979         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4980         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4981                 return;
4982
4983         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4984         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4985 }
4986
4987 /*
4988  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4989  *
4990  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4991  * bits doesn't do much.
4992  */
4993
4994 /* cpu online calback */
4995 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4996 {
4997         struct task_group *tg;
4998
4999         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5000
5001         rcu_read_lock();
5002         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5003                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5004                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5005
5006                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5007                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5008                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5009         }
5010         rcu_read_unlock();
5011 }
5012
5013 /* cpu offline callback */
5014 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5015 {
5016         struct task_group *tg;
5017
5018         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5019
5020         rcu_read_lock();
5021         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5022                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5023
5024                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5025                         continue;
5026
5027                 /*
5028                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5029                  * there's some valid quota amount
5030                  */
5031                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5032                 /*
5033                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5034                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5035                  */
5036                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5037
5038                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5039                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5040         }
5041         rcu_read_unlock();
5042 }
5043
5044 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5045
5046 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5047 {
5048         return false;
5049 }
5050
5051 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5052 {
5053         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5054 }
5055
5056 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5057 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5058 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5059 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5060 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5061
5062 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5063 {
5064         return 0;
5065 }
5066
5067 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5068 {
5069         return 0;
5070 }
5071
5072 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5073                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5074 {
5075         return 0;
5076 }
5077
5078 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5079
5080 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5081 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5082 #endif
5083
5084 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5085 {
5086         return NULL;
5087 }
5088 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5089 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5090 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5091
5092 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5093
5094 /**************************************************
5095  * CFS operations on tasks:
5096  */
5097
5098 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5099 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5100 {
5101         struct sched_entity *se = &p->se;
5102         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5103
5104         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5105
5106         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5107                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5108                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5109                 s64 delta = slice - ran;
5110
5111                 if (delta < 0) {
5112                         if (rq->curr == p)
5113                                 resched_curr(rq);
5114                         return;
5115                 }
5116                 hrtick_start(rq, delta);
5117         }
5118 }
5119
5120 /*
5121  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5122  * current task is from our class and nr_running is low enough
5123  * to matter.
5124  */
5125 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5126 {
5127         struct task_struct *curr = rq->curr;
5128
5129         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5130                 return;
5131
5132         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5133                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5134 }
5135 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5136 static inline void
5137 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5138 {
5139 }
5140
5141 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5142 {
5143 }
5144 #endif
5145
5146 #ifdef CONFIG_SMP
5147 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5148
5149 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5150 {
5151         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5152 }
5153
5154 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5155 {
5156         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu))
5157                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5158 }
5159 #else
5160 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5161 #endif
5162
5163 /*
5164  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5165  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5166  * then put the task into the rbtree:
5167  */
5168 static void
5169 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5170 {
5171         struct cfs_rq *cfs_rq;
5172         struct sched_entity *se = &p->se;
5173
5174         /*
5175          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5176          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5177          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5178          * estimated utilization, before we update schedutil.
5179          */
5180         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5181
5182         /*
5183          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5184          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5185          * passed.
5186          */
5187         if (p->in_iowait)
5188                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5189
5190         for_each_sched_entity(se) {
5191                 if (se->on_rq)
5192                         break;
5193                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5194                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5195
5196                 /*
5197                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5198                  *
5199                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5200                  * post the final h_nr_running increment below.
5201                  */
5202                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5203                         break;
5204                 cfs_rq->h_nr_running++;
5205
5206                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5207         }
5208
5209         for_each_sched_entity(se) {
5210                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5211                 cfs_rq->h_nr_running++;
5212
5213                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5214                         break;
5215
5216                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5217                 update_cfs_group(se);
5218         }
5219
5220         if (!se) {
5221                 add_nr_running(rq, 1);
5222                 /*
5223                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5224                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5225                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5226                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5227                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5228                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5229                  * overutilized flag detection.
5230                  *
5231                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5232                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5233                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5234                  * and the following generally works well enough in practice.
5235                  */
5236                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5237                         update_overutilized_status(rq);
5238
5239         }
5240
5241         if (cfs_bandwidth_used()) {
5242                 /*
5243                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5244                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5245                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5246                  * below.
5247                  */
5248                 for_each_sched_entity(se) {
5249                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5250
5251                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5252                                 break;
5253                 }
5254         }
5255
5256         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5257
5258         hrtick_update(rq);
5259 }
5260
5261 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5262
5263 /*
5264  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5265  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5266  * update the fair scheduling stats:
5267  */
5268 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5269 {
5270         struct cfs_rq *cfs_rq;
5271         struct sched_entity *se = &p->se;
5272         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5273
5274         for_each_sched_entity(se) {
5275                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5276                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5277
5278                 /*
5279                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5280                  *
5281                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5282                  * post the final h_nr_running decrement below.
5283                 */
5284                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5285                         break;
5286                 cfs_rq->h_nr_running--;
5287
5288                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5289                 if (cfs_rq->load.weight) {
5290                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5291                         se = parent_entity(se);
5292                         /*
5293                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5294                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5295                          */
5296                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5297                                 set_next_buddy(se);
5298                         break;
5299                 }
5300                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5301         }
5302
5303         for_each_sched_entity(se) {
5304                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5305                 cfs_rq->h_nr_running--;
5306
5307                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5308                         break;
5309
5310                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5311                 update_cfs_group(se);
5312         }
5313
5314         if (!se)
5315                 sub_nr_running(rq, 1);
5316
5317         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5318         hrtick_update(rq);
5319 }
5320
5321 #ifdef CONFIG_SMP
5322
5323 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5324 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5325 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5326
5327 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5328 /*
5329  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5330  */
5331
5332 /*
5333  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5334  *
5335  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5336  *
5337  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5338  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5339  *
5340  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5341  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5342  *
5343  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5344  *
5345  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5346  *
5347  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5348  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5349  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5350  * fixed_power_int())
5351  *
5352  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5353  */
5354 #define DEGRADE_SHIFT           7
5355
5356 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5357 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5358         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5359         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5360         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5361         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5362         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5363 };
5364
5365 /*
5366  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5367  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5368  * adding any new load.
5369  */
5370 static unsigned long
5371 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5372 {
5373         int j = 0;
5374
5375         if (!missed_updates)
5376                 return load;
5377
5378         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5379                 return 0;
5380
5381         if (idx == 1)
5382                 return load >> missed_updates;
5383
5384         while (missed_updates) {
5385                 if (missed_updates % 2)
5386                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5387
5388                 missed_updates >>= 1;
5389                 j++;
5390         }
5391         return load;
5392 }
5393
5394 static struct {
5395         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5396         atomic_t nr_cpus;
5397         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5398         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5399         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5400 } nohz ____cacheline_aligned;
5401
5402 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5403
5404 /**
5405  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5406  * @this_rq: The rq to update statistics for
5407  * @this_load: The current load
5408  * @pending_updates: The number of missed updates
5409  *
5410  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5411  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5412  *
5413  * This function computes a decaying average:
5414  *
5415  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5416  *
5417  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5418  * the @pending_updates argument.
5419  *
5420  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5421  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5422  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5423  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5424  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5425  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5426  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5427  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5428  *
5429  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5430  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5431  *
5432  * For regular NOHZ, this reduces to:
5433  *
5434  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5435  *
5436  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5437  * term.
5438  */
5439 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5440                             unsigned long pending_updates)
5441 {
5442         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5443         int i, scale;
5444
5445         this_rq->nr_load_updates++;
5446
5447         /* Update our load: */
5448         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5449         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5450                 unsigned long old_load, new_load;
5451
5452                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5453
5454                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5455 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5456                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5457                 if (tickless_load) {
5458                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5459                         /*
5460                          * old_load can never be a negative value because a
5461                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5462                          * original tickless_load.
5463                          */
5464                         old_load += tickless_load;
5465                 }
5466 #endif
5467                 new_load = this_load;
5468                 /*
5469                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5470                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5471                  * example.
5472                  */
5473                 if (new_load > old_load)
5474                         new_load += scale - 1;
5475
5476                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5477         }
5478 }
5479
5480 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5481 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5482 {
5483         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5484 }
5485
5486 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5487 /*
5488  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5489  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5490  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5491  *
5492  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5493  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5494  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5495  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5496  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5497  *
5498  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5499  */
5500
5501 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5502                                  unsigned long curr_jiffies,
5503                                  unsigned long load)
5504 {
5505         unsigned long pending_updates;
5506
5507         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5508         if (pending_updates) {
5509                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5510                 /*
5511                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5512                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5513                  * its weighted load.
5514                  */
5515                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5516         }
5517 }
5518
5519 /*
5520  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5521  * idle balance.
5522  */
5523 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5524 {
5525         /*
5526          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5527          */
5528         if (weighted_cpuload(this_rq))
5529                 return;
5530
5531         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5532 }
5533
5534 /*
5535  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5536  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5537  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5538  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5539  */
5540 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5541 {
5542         struct rq *this_rq = this_rq();
5543
5544         /*
5545          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5546          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5547          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5548          */
5549         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5550 }
5551
5552 /*
5553  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5554  */
5555 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5556 {
5557         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5558         struct rq *this_rq = this_rq();
5559         unsigned long load;
5560         struct rq_flags rf;
5561
5562         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5563                 return;
5564
5565         load = weighted_cpuload(this_rq);
5566         rq_lock(this_rq, &rf);
5567         update_rq_clock(this_rq);
5568         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5569         rq_unlock(this_rq, &rf);
5570 }
5571 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5572 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5573                                         unsigned long curr_jiffies,
5574                                         unsigned long load) { }
5575 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5576
5577 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5578 {
5579 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5580         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5581         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5582 #endif
5583         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5584 }
5585
5586 /*
5587  * Called from scheduler_tick()
5588  */
5589 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5590 {
5591         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5592
5593         if (tick_nohz_tick_stopped())
5594                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5595         else
5596                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5597 }
5598
5599 /*
5600  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5601  * according to the scheduling class and "nice" value.
5602  *
5603  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5604  * balance conservatively.
5605  */
5606 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5607 {
5608         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5609         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5610
5611         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5612                 return total;
5613
5614         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5615 }
5616
5617 /*
5618  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5619  * according to the scheduling class and "nice" value.
5620  */
5621 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5622 {
5623         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5624         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5625
5626         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5627                 return total;
5628
5629         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5630 }
5631
5632 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5633 {
5634         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5635 }
5636
5637 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5638 {
5639         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5640         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5641         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5642
5643         if (nr_running)
5644                 return load_avg / nr_running;
5645
5646         return 0;
5647 }
5648
5649 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5650 {
5651         /*
5652          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5653          * jiffy will not have built up many flips.
5654          */
5655         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5656                 current->wakee_flips >>= 1;
5657                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5658         }
5659
5660         if (current->last_wakee != p) {
5661                 current->last_wakee = p;
5662                 current->wakee_flips++;
5663         }
5664 }
5665
5666 /*
5667  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5668  *
5669  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5670  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5671  *
5672  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5673  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5674  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5675  *
5676  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5677  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5678  *
5679  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5680  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5681  * socket size.
5682  */
5683 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5684 {
5685         unsigned int master = current->wakee_flips;
5686         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5687         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5688
5689         if (master < slave)
5690                 swap(master, slave);
5691         if (slave < factor || master < slave * factor)
5692                 return 0;
5693         return 1;
5694 }
5695
5696 /*
5697  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5698  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5699  * CPU.
5700  *
5701  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5702  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5703  *
5704  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5705  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5706  *                        for the overloaded case.
5707  */
5708 static int
5709 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5710 {
5711         /*
5712          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5713          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5714          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5715          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5716          *
5717          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5718          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5719          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5720          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5721          * on one CPU.
5722          */
5723         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5724                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5725
5726         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5727                 return this_cpu;
5728
5729         return nr_cpumask_bits;
5730 }
5731
5732 static int
5733 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5734                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5735 {
5736         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5737         unsigned long task_load;
5738
5739         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5740
5741         if (sync) {
5742                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5743
5744                 if (current_load > this_eff_load)
5745                         return this_cpu;
5746
5747                 this_eff_load -= current_load;
5748         }
5749
5750         task_load = task_h_load(p);
5751
5752         this_eff_load += task_load;
5753         if (sched_feat(WA_BIAS))
5754                 this_eff_load *= 100;
5755         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5756
5757         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5758         prev_eff_load -= task_load;
5759         if (sched_feat(WA_BIAS))
5760                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5761         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5762
5763         /*
5764          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5765          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5766          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5767          * idle.
5768          */
5769         if (sync)
5770                 prev_eff_load += 1;
5771
5772         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5773 }
5774
5775 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5776                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5777 {
5778         int target = nr_cpumask_bits;
5779
5780         if (sched_feat(WA_IDLE))
5781                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5782
5783         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5784                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5785
5786         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5787         if (target == nr_cpumask_bits)
5788                 return prev_cpu;
5789
5790         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5791         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5792         return target;
5793 }
5794
5795 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5796
5797 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5798 {
5799         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5800 }
5801
5802 /*
5803  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5804  * domain.
5805  *
5806  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5807  */
5808 static struct sched_group *
5809 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5810                   int this_cpu, int sd_flag)
5811 {
5812         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5813         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5814         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5815         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5816         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5817         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5818         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5819         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5820         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5821                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5822
5823         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5824                 load_idx = sd->wake_idx;
5825
5826         do {
5827                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5828                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5829                 int local_group;
5830                 int i;
5831
5832                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5833                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5834                                         &p->cpus_allowed))
5835                         continue;
5836
5837                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5838                                                sched_group_span(group));
5839
5840                 /*
5841                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5842                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5843                  */
5844                 avg_load = 0;
5845                 runnable_load = 0;
5846                 max_spare_cap = 0;
5847
5848                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5849                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5850                         if (local_group)
5851                                 load = source_load(i, load_idx);
5852                         else
5853                                 load = target_load(i, load_idx);
5854
5855                         runnable_load += load;
5856
5857                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5858
5859                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5860
5861                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5862                                 max_spare_cap = spare_cap;
5863                 }
5864
5865                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5866                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5867                                         group->sgc->capacity;
5868                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5869                                         group->sgc->capacity;
5870
5871                 if (local_group) {
5872                         this_runnable_load = runnable_load;
5873                         this_avg_load = avg_load;
5874                         this_spare = max_spare_cap;
5875                 } else {
5876                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5877                                 /*
5878                                  * The runnable load is significantly smaller
5879                                  * so we can pick this new CPU:
5880                                  */
5881                                 min_runnable_load = runnable_load;
5882                                 min_avg_load = avg_load;
5883                                 idlest = group;
5884                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5885                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5886                                 /*
5887                                  * The runnable loads are close so take the
5888                                  * blocked load into account through avg_load:
5889                                  */
5890                                 min_avg_load = avg_load;
5891                                 idlest = group;
5892                         }
5893
5894                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5895                                 most_spare = max_spare_cap;
5896                                 most_spare_sg = group;
5897                         }
5898                 }
5899         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5900
5901         /*
5902          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5903          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5904          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5905          * so we allow for some task stuffing by using
5906          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5907          *
5908          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5909          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5910          * utilization.
5911          */
5912         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5913                 goto skip_spare;
5914
5915         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5916             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5917                 return NULL;
5918
5919         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5920                 return most_spare_sg;
5921
5922 skip_spare:
5923         if (!idlest)
5924                 return NULL;
5925
5926         /*
5927          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5928          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5929          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5930          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5931          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5932          * staying local.
5933          */
5934         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5935             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5936                 return NULL;
5937
5938         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5939                 return NULL;
5940
5941         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5942              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5943                 return NULL;
5944
5945         return idlest;
5946 }
5947
5948 /*
5949  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5950  */
5951 static int
5952 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5953 {
5954         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5955         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5956         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5957         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5958         int shallowest_idle_cpu = -1;
5959         int i;
5960
5961         /* Check if we have any choice: */
5962         if (group->group_weight == 1)
5963                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5964
5965         /* Traverse only the allowed CPUs */
5966         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5967                 if (available_idle_cpu(i)) {
5968                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5969                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5970                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5971                                 /*
5972                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5973                                  * has the smallest exit latency irrespective
5974                                  * of any idle timestamp.
5975                                  */
5976                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5977                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5978                                 shallowest_idle_cpu = i;
5979                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5980                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5981                                 /*
5982                                  * If equal or no active idle state, then
5983                                  * the most recently idled CPU might have
5984                                  * a warmer cache.
5985                                  */
5986                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5987                                 shallowest_idle_cpu = i;
5988                         }
5989                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5990                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5991                         if (load < min_load) {
5992                                 min_load = load;
5993                                 least_loaded_cpu = i;
5994                         }
5995                 }
5996         }
5997
5998         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5999 }
6000
6001 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6002                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6003 {
6004         int new_cpu = cpu;
6005
6006         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6007                 return prev_cpu;
6008
6009         /*
6010          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
6011          * prev_cpu's last_update_time.
6012          */
6013         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6014                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6015
6016         while (sd) {
6017                 struct sched_group *group;
6018                 struct sched_domain *tmp;
6019                 int weight;
6020
6021                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6022                         sd = sd->child;
6023                         continue;
6024                 }
6025
6026                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6027                 if (!group) {
6028                         sd = sd->child;
6029                         continue;
6030                 }
6031
6032                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6033                 if (new_cpu == cpu) {
6034                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6035                         sd = sd->child;
6036                         continue;
6037                 }
6038
6039                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6040                 cpu = new_cpu;
6041                 weight = sd->span_weight;
6042                 sd = NULL;
6043                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6044                         if (weight <= tmp->span_weight)
6045                                 break;
6046                         if (tmp->flags & sd_flag)
6047                                 sd = tmp;
6048                 }
6049         }
6050
6051         return new_cpu;
6052 }
6053
6054 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6055 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6056 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6057
6058 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6059 {
6060         struct sched_domain_shared *sds;
6061
6062         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6063         if (sds)
6064                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6065 }
6066
6067 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6068 {
6069         struct sched_domain_shared *sds;
6070
6071         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6072         if (sds)
6073                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6074
6075         return def;
6076 }
6077
6078 /*
6079  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6080  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6081  *
6082  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6083  * state should be fairly cheap.
6084  */
6085 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6086 {
6087         int core = cpu_of(rq);
6088         int cpu;
6089
6090         rcu_read_lock();
6091         if (test_idle_cores(core, true))
6092                 goto unlock;
6093
6094         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6095                 if (cpu == core)
6096                         continue;
6097
6098                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6099                         goto unlock;
6100         }
6101
6102         set_idle_cores(core, 1);
6103 unlock:
6104         rcu_read_unlock();
6105 }
6106
6107 /*
6108  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6109  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6110  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6111  */
6112 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6113 {
6114         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6115         int core, cpu;
6116
6117         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6118                 return -1;
6119
6120         if (!test_idle_cores(target, false))
6121                 return -1;
6122
6123         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6124
6125         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6126                 bool idle = true;
6127
6128                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6129                         __cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6130                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6131                                 idle = false;
6132                 }
6133
6134                 if (idle)
6135                         return core;
6136         }
6137
6138         /*
6139          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6140          */
6141         set_idle_cores(target, 0);
6142
6143         return -1;
6144 }
6145
6146 /*
6147  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6148  */
6149 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6150 {
6151         int cpu;
6152
6153         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6154                 return -1;
6155
6156         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6157                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6158                         continue;
6159                 if (available_idle_cpu(cpu))
6160                         return cpu;
6161         }
6162
6163         return -1;
6164 }
6165
6166 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6167
6168 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6169 {
6170         return -1;
6171 }
6172
6173 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6174 {
6175         return -1;
6176 }
6177
6178 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6179
6180 /*
6181  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6182  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6183  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6184  */
6185 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6186 {
6187         struct sched_domain *this_sd;
6188         u64 avg_cost, avg_idle;
6189         u64 time, cost;
6190         s64 delta;
6191         int cpu, nr = INT_MAX;
6192
6193         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6194         if (!this_sd)
6195                 return -1;
6196
6197         /*
6198          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6199          * particularly is sensitive here.
6200          */
6201         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6202         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6203
6204         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6205                 return -1;
6206
6207         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6208                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6209                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6210                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6211                 else
6212                         nr = 4;
6213         }
6214
6215         time = local_clock();
6216
6217         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6218                 if (!--nr)
6219                         return -1;
6220                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6221                         continue;
6222                 if (available_idle_cpu(cpu))
6223                         break;
6224         }
6225
6226         time = local_clock() - time;
6227         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6228         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6229         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6230
6231         return cpu;
6232 }
6233
6234 /*
6235  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6236  */
6237 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6238 {
6239         struct sched_domain *sd;
6240         int i, recent_used_cpu;
6241
6242         if (available_idle_cpu(target))
6243                 return target;
6244
6245         /*
6246          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6247          */
6248         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6249                 return prev;
6250
6251         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6252         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6253         if (recent_used_cpu != prev &&
6254             recent_used_cpu != target &&
6255             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6256             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6257             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6258                 /*
6259                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6260                  * candidate for the next wake:
6261                  */
6262                 p->recent_used_cpu = prev;
6263                 return recent_used_cpu;
6264         }
6265
6266         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6267         if (!sd)
6268                 return target;
6269
6270         i = select_idle_core(p, sd, target);
6271         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6272                 return i;
6273
6274         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6275         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6276                 return i;
6277
6278         i = select_idle_smt(p, target);
6279         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6280                 return i;
6281
6282         return target;
6283 }
6284
6285 /**
6286  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6287  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6288  *
6289  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6290  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6291  * (ie cpu_capacity).
6292  *
6293  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6294  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6295  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6296  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6297  * (arch_scale_freq_capacity()).
6298  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6299  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6300  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6301  *
6302  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6303  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6304  * currently RUNNABLE on that CPU.
6305  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6306  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6307  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6308  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6309  *
6310  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6311  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6312  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6313  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6314  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6315  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6316  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6317  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6318  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6319  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6320  *
6321  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6322  */
6323 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6324 {
6325         struct cfs_rq *cfs_rq;
6326         unsigned int util;
6327
6328         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6329         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6330
6331         if (sched_feat(UTIL_EST))
6332                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6333
6334         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6335 }
6336
6337 /*
6338  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6339  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6340  * @p: the task which utilization should be discounted
6341  *
6342  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6343  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6344  * execution on that CPU.
6345  *
6346  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6347  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6348  * contributing to the CPU utilization.
6349  */
6350 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6351 {
6352         struct cfs_rq *cfs_rq;
6353         unsigned int util;
6354
6355         /* Task has no contribution or is new */
6356         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6357                 return cpu_util(cpu);
6358
6359         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6360         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6361
6362         /* Discount task's util from CPU's util */
6363         lsub_positive(&util, task_util(p));
6364
6365         /*
6366          * Covered cases:
6367          *
6368          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6369          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6370          *    and thus we return:
6371          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6372          *
6373          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6374          *    IDLE, then:
6375          *      cpu_util >= task_util
6376          *      cpu_util > util_est (== 0)
6377          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6378          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6379          *
6380          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6381          *      util_est > cpu_util
6382          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6383          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6384          *    considering the expected utilization of tasks already
6385          *    runnable on that CPU.
6386          *
6387          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6388          * covered by the following code when estimated utilization is
6389          * enabled.
6390          */
6391         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6392                 unsigned int estimated =
6393                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6394
6395                 /*
6396                  * Despite the following checks we still have a small window
6397                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6398                  * races with LB's detach_task():
6399                  *
6400                  *   detach_task()
6401                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6402                  *     ---------------------------------- A
6403                  *     deactivate_task()                   \
6404                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6405                  *         util_est_dequeue()              /
6406                  *     ---------------------------------- B
6407                  *
6408                  * The additional check on "current == p" it's required to
6409                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6410                  * reducing the chances for the above race.
6411                  */
6412                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6413                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6414
6415                 util = max(util, estimated);
6416         }
6417
6418         /*
6419          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6420          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6421          * the cpu_util call.
6422          */
6423         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6424 }
6425
6426 /*
6427  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6428  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6429  *
6430  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6431  * BALANCE_WAKE sort things out.
6432  */
6433 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6434 {
6435         long min_cap, max_cap;
6436
6437         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6438                 return 0;
6439
6440         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6441         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6442
6443         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6444         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6445                 return 0;
6446
6447         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6448         sync_entity_load_avg(&p->se);
6449
6450         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6451 }
6452
6453 /*
6454  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6455  * to @dst_cpu.
6456  */
6457 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6458 {
6459         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6460         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6461
6462         /*
6463          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6464          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6465          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6466          * util_avg should already be correct.
6467          */
6468         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6469                 sub_positive(&util, task_util(p));
6470         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6471                 util += task_util(p);
6472
6473         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6474                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6475
6476                 /*
6477                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6478                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6479                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6480                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6481                  */
6482                 if (dst_cpu == cpu)
6483                         util_est += _task_util_est(p);
6484
6485                 util = max(util, util_est);
6486         }
6487
6488         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6489 }
6490
6491 /*
6492  * compute_energy(): Estimates the energy that would be consumed if @p was
6493  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6494  * landscape of the * CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6495  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6496  * task.
6497  */
6498 static long
6499 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6500 {
6501         long util, max_util, sum_util, energy = 0;
6502         int cpu;
6503
6504         for (; pd; pd = pd->next) {
6505                 max_util = sum_util = 0;
6506                 /*
6507                  * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by
6508                  * CPUs of another rd if they belong to the same performance
6509                  * domain. So, account for the utilization of these CPUs too
6510                  * by masking pd with cpu_online_mask instead of the rd span.
6511                  *
6512                  * If an entire performance domain is outside of the current rd,
6513                  * it will not appear in its pd list and will not be accounted
6514                  * by compute_energy().
6515                  */
6516                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask) {
6517                         util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6518                         util = schedutil_energy_util(cpu, util);
6519                         max_util = max(util, max_util);
6520                         sum_util += util;
6521                 }
6522
6523                 energy += em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6524         }
6525
6526         return energy;
6527 }
6528
6529 /*
6530  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6531  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6532  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6533  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6534  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6535  *
6536  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6537  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6538  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6539  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6540  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6541  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6542  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6543  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6544  * the best candidates of the performance domain.
6545  *
6546  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6547  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6548  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6549  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6550  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6551  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6552  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6553  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6554  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6555  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6556  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6557  *
6558  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6559  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6560  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6561  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6562  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6563  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6564  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6565  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6566  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6567  */
6568
6569 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6570 {
6571         unsigned long prev_energy = ULONG_MAX, best_energy = ULONG_MAX;
6572         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6573         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6574         struct perf_domain *head, *pd;
6575         unsigned long cpu_cap, util;
6576         struct sched_domain *sd;
6577
6578         rcu_read_lock();
6579         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6580         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6581                 goto fail;
6582         head = pd;
6583
6584         /*
6585          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6586          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6587          */
6588         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6589         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6590                 sd = sd->parent;
6591         if (!sd)
6592                 goto fail;
6593
6594         sync_entity_load_avg(&p->se);
6595         if (!task_util_est(p))
6596                 goto unlock;
6597
6598         for (; pd; pd = pd->next) {
6599                 unsigned long cur_energy, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6600                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6601
6602                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6603                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6604                                 continue;
6605
6606                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6607                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6608                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6609                         if (cpu_cap * 1024 < util * capacity_margin)
6610                                 continue;
6611
6612                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6613                         if (cpu == prev_cpu) {
6614                                 prev_energy = compute_energy(p, prev_cpu, head);
6615                                 best_energy = min(best_energy, prev_energy);
6616                                 continue;
6617                         }
6618
6619                         /*
6620                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6621                          * the performance domain
6622                          */
6623                         spare_cap = cpu_cap - util;
6624                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6625                                 max_spare_cap = spare_cap;
6626                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6627                         }
6628                 }
6629
6630                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6631                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6632                         cur_energy = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, head);
6633                         if (cur_energy < best_energy) {
6634                                 best_energy = cur_energy;
6635                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6636                         }
6637                 }
6638         }
6639 unlock:
6640         rcu_read_unlock();
6641
6642         /*
6643          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6644          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6645          */
6646         if (prev_energy == ULONG_MAX)
6647                 return best_energy_cpu;
6648
6649         if ((prev_energy - best_energy) > (prev_energy >> 4))
6650                 return best_energy_cpu;
6651
6652         return prev_cpu;
6653
6654 fail:
6655         rcu_read_unlock();
6656
6657         return -1;
6658 }
6659
6660 /*
6661  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6662  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6663  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6664  *
6665  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6666  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6667  *
6668  * Returns the target CPU number.
6669  *
6670  * preempt must be disabled.
6671  */
6672 static int
6673 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6674 {
6675         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6676         int cpu = smp_processor_id();
6677         int new_cpu = prev_cpu;
6678         int want_affine = 0;
6679         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6680
6681         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6682                 record_wakee(p);
6683
6684                 if (sched_energy_enabled()) {
6685                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6686                         if (new_cpu >= 0)
6687                                 return new_cpu;
6688                         new_cpu = prev_cpu;
6689                 }
6690
6691                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6692                               cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6693         }
6694
6695         rcu_read_lock();
6696         for_each_domain(cpu, tmp) {
6697                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6698                         break;
6699
6700                 /*
6701                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6702                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6703                  */
6704                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6705                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6706                         if (cpu != prev_cpu)
6707                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6708
6709                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6710                         break;
6711                 }
6712
6713                 if (tmp->flags & sd_flag)
6714                         sd = tmp;
6715                 else if (!want_affine)
6716                         break;
6717         }
6718
6719         if (unlikely(sd)) {
6720                 /* Slow path */
6721                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6722         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6723                 /* Fast path */
6724
6725                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6726
6727                 if (want_affine)
6728                         current->recent_used_cpu = cpu;
6729         }
6730         rcu_read_unlock();
6731
6732         return new_cpu;
6733 }
6734
6735 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6736
6737 /*
6738  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6739  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6740  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6741  */
6742 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6743 {
6744         /*
6745          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6746          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6747          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6748          * the task on the new runqueue.
6749          */
6750         if (p->state == TASK_WAKING) {
6751                 struct sched_entity *se = &p->se;
6752                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6753                 u64 min_vruntime;
6754
6755 #ifndef CONFIG_64BIT
6756                 u64 min_vruntime_copy;
6757
6758                 do {
6759                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6760                         smp_rmb();
6761                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6762                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6763 #else
6764                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6765 #endif
6766
6767                 se->vruntime -= min_vruntime;
6768         }
6769
6770         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6771                 /*
6772                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6773                  * rq->lock and can modify state directly.
6774                  */
6775                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6776                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6777
6778         } else {
6779                 /*
6780                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6781                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6782                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6783                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6784                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6785                  * sounds not bad.
6786                  */
6787                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6788         }
6789
6790         /* Tell new CPU we are migrated */
6791         p->se.avg.last_update_time = 0;
6792
6793         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6794         p->se.exec_start = 0;
6795
6796         update_scan_period(p, new_cpu);
6797 }
6798
6799 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6800 {
6801         remove_entity_load_avg(&p->se);
6802 }
6803 #endif /* CONFIG_SMP */
6804
6805 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6806 {
6807         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6808
6809         /*
6810          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6811          * to virtual-time in his units.
6812          *
6813          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6814          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6815          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6816          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6817          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6818          *
6819          * This is especially important for buddies when the leftmost
6820          * task is higher priority than the buddy.
6821          */
6822         return calc_delta_fair(gran, se);
6823 }
6824
6825 /*
6826  * Should 'se' preempt 'curr'.
6827  *
6828  *             |s1
6829  *        |s2
6830  *   |s3
6831  *         g
6832  *      |<--->|c
6833  *
6834  *  w(c, s1) = -1
6835  *  w(c, s2) =  0
6836  *  w(c, s3) =  1
6837  *
6838  */
6839 static int
6840 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6841 {
6842         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6843
6844         if (vdiff <= 0)
6845                 return -1;
6846
6847         gran = wakeup_gran(se);
6848         if (vdiff > gran)
6849                 return 1;
6850
6851         return 0;
6852 }
6853
6854 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6855 {
6856         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6857                 return;
6858
6859         for_each_sched_entity(se) {
6860                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6861                         return;
6862                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6863         }
6864 }
6865
6866 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6867 {
6868         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6869                 return;
6870
6871         for_each_sched_entity(se) {
6872                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6873                         return;
6874                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6875         }
6876 }
6877
6878 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6879 {
6880         for_each_sched_entity(se)
6881                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6882 }
6883
6884 /*
6885  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6886  */
6887 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6888 {
6889         struct task_struct *curr = rq->curr;
6890         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6891         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6892         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6893         int next_buddy_marked = 0;
6894
6895         if (unlikely(se == pse))
6896                 return;
6897
6898         /*
6899          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6900          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6901          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6902          * next-buddy nomination below.
6903          */
6904         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6905                 return;
6906
6907         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6908                 set_next_buddy(pse);
6909                 next_buddy_marked = 1;
6910         }
6911
6912         /*
6913          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6914          * wake up path.
6915          *
6916          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6917          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6918          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6919          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6920          * below.
6921          */
6922         if (test_tsk_need_resched(curr))
6923                 return;
6924
6925         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6926         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6927             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6928                 goto preempt;
6929
6930         /*
6931          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6932          * is driven by the tick):
6933          */
6934         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6935                 return;
6936
6937         find_matching_se(&se, &pse);
6938         update_curr(cfs_rq_of(se));
6939         BUG_ON(!pse);
6940         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6941                 /*
6942                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6943                  * triggering this preemption.
6944                  */
6945                 if (!next_buddy_marked)
6946                         set_next_buddy(pse);
6947                 goto preempt;
6948         }
6949
6950         return;
6951
6952 preempt:
6953         resched_curr(rq);
6954         /*
6955          * Only set the backward buddy when the current task is still
6956          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6957          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6958          * point, either of which can * drop the rq lock.
6959          *
6960          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6961          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6962          */
6963         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6964                 return;
6965
6966         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6967                 set_last_buddy(se);
6968 }
6969
6970 static struct task_struct *
6971 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6972 {
6973         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6974         struct sched_entity *se;
6975         struct task_struct *p;
6976         int new_tasks;
6977
6978 again:
6979         if (!cfs_rq->nr_running)
6980                 goto idle;
6981
6982 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6983         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6984                 goto simple;
6985
6986         /*
6987          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6988          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6989          *
6990          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6991          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6992          */
6993
6994         do {
6995                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6996
6997                 /*
6998                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6999                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7000                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7001                  * forget we've ever seen it.
7002                  */
7003                 if (curr) {
7004                         if (curr->on_rq)
7005                                 update_curr(cfs_rq);
7006                         else
7007                                 curr = NULL;
7008
7009                         /*
7010                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7011                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7012                          * Therefore the nr_running test will indeed
7013                          * be correct.
7014                          */
7015                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7016                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7017
7018                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7019                                         goto idle;
7020
7021                                 goto simple;
7022                         }
7023                 }
7024
7025                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7026                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7027         } while (cfs_rq);
7028
7029         p = task_of(se);
7030
7031         /*
7032          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7033          * is a different task than we started out with, try and touch the
7034          * least amount of cfs_rqs.
7035          */
7036         if (prev != p) {
7037                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7038
7039                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7040                         int se_depth = se->depth;
7041                         int pse_depth = pse->depth;
7042
7043                         if (se_depth <= pse_depth) {
7044                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7045                                 pse = parent_entity(pse);
7046                         }
7047                         if (se_depth >= pse_depth) {
7048                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7049                                 se = parent_entity(se);
7050                         }
7051                 }
7052
7053                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7054                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7055         }
7056
7057         goto done;
7058 simple:
7059 #endif
7060
7061         put_prev_task(rq, prev);
7062
7063         do {
7064                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7065                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7066                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7067         } while (cfs_rq);
7068
7069         p = task_of(se);
7070
7071 done: __maybe_unused;
7072 #ifdef CONFIG_SMP
7073         /*
7074          * Move the next running task to the front of
7075          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7076          * one.
7077          */
7078         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7079 #endif
7080
7081         if (hrtick_enabled(rq))
7082                 hrtick_start_fair(rq, p);
7083
7084         update_misfit_status(p, rq);
7085
7086         return p;
7087
7088 idle:
7089         update_misfit_status(NULL, rq);
7090         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
7091
7092         /*
7093          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7094          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7095          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7096          */
7097         if (new_tasks < 0)
7098                 return RETRY_TASK;
7099
7100         if (new_tasks > 0)
7101                 goto again;
7102
7103         /*
7104          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7105          * lost_idle_time of clock_pelt
7106          */
7107         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7108
7109         return NULL;
7110 }
7111
7112 /*
7113  * Account for a descheduled task:
7114  */
7115 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7116 {
7117         struct sched_entity *se = &prev->se;
7118         struct cfs_rq *cfs_rq;
7119
7120         for_each_sched_entity(se) {
7121                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7122                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7123         }
7124 }
7125
7126 /*
7127  * sched_yield() is very simple
7128  *
7129  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7130  */
7131 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7132 {
7133         struct task_struct *curr = rq->curr;
7134         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7135         struct sched_entity *se = &curr->se;
7136
7137         /*
7138          * Are we the only task in the tree?
7139          */
7140         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7141                 return;
7142
7143         clear_buddies(cfs_rq, se);
7144
7145         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7146                 update_rq_clock(rq);
7147                 /*
7148                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7149                  */
7150                 update_curr(cfs_rq);
7151                 /*
7152                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7153                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7154                  * and double the fastpath cost.
7155                  */
7156                 rq_clock_skip_update(rq);
7157         }
7158
7159         set_skip_buddy(se);
7160 }
7161
7162 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7163 {
7164         struct sched_entity *se = &p->se;
7165
7166         /* throttled hierarchies are not runnable */
7167         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7168                 return false;
7169
7170         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7171         set_next_buddy(se);
7172
7173         yield_task_fair(rq);
7174
7175         return true;
7176 }
7177
7178 #ifdef CONFIG_SMP
7179 /**************************************************
7180  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7181  *
7182  * BASICS
7183  *
7184  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7185  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7186  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7187  *
7188  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7189  *
7190  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7191  * W_i,0 is defined as:
7192  *
7193  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7194  *
7195  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7196  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7197  *
7198  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7199  * weight:
7200  *
7201  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7202  *
7203  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7204  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7205  * can also include other factors [XXX].
7206  *
7207  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7208  * directly from (1):
7209  *
7210  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7211  *
7212  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7213  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7214  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7215  *
7216  * [XXX expand on:
7217  *     - infeasible weights;
7218  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7219  *
7220  *
7221  * SCHED DOMAINS
7222  *
7223  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7224  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7225  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7226  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7227  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7228  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7229  * the groups.
7230  *
7231  * This yields:
7232  *
7233  *     log_2 n     1     n
7234  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7235  *     i = 0      2^i   2^i
7236  *                               `- size of each group
7237  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7238  *         |         `- freq
7239  *         `- sum over all levels
7240  *
7241  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7242  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7243  *
7244  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7245  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7246  *
7247  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7248  *
7249  *             log_2 n
7250  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7251  *             k = 0
7252  *
7253  * And you'll find that:
7254  *
7255  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7256  *
7257  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7258  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7259  * of:
7260  *
7261  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7262  *
7263  *
7264  * WORK CONSERVING
7265  *
7266  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7267  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7268  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7269  *
7270  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7271  * time.
7272  *
7273  * [XXX more?]
7274  *
7275  *
7276  * CGROUPS
7277  *
7278  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7279  *
7280  *                                s_k,i
7281  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7282  *                                 S_k
7283  *
7284  * Where
7285  *
7286  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7287  *
7288  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7289  *
7290  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7291  * property.
7292  *
7293  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7294  *      rewrite all of this once again.]
7295  */
7296
7297 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7298
7299 enum fbq_type { regular, remote, all };
7300
7301 enum group_type {
7302         group_other = 0,
7303         group_misfit_task,
7304         group_imbalanced,
7305         group_overloaded,
7306 };
7307
7308 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7309 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7310 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7311 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7312 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7313 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7314
7315 struct lb_env {
7316         struct sched_domain     *sd;
7317
7318         struct rq               *src_rq;
7319         int                     src_cpu;
7320
7321         int                     dst_cpu;
7322         struct rq               *dst_rq;
7323
7324         struct cpumask          *dst_grpmask;
7325         int                     new_dst_cpu;
7326         enum cpu_idle_type      idle;
7327         long                    imbalance;
7328         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7329         struct cpumask          *cpus;
7330
7331         unsigned int            flags;
7332
7333         unsigned int            loop;
7334         unsigned int            loop_break;
7335         unsigned int            loop_max;
7336
7337         enum fbq_type           fbq_type;
7338         enum group_type         src_grp_type;
7339         struct list_head        tasks;
7340 };
7341
7342 /*
7343  * Is this task likely cache-hot:
7344  */
7345 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7346 {
7347         s64 delta;
7348
7349         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7350
7351         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7352                 return 0;
7353
7354         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7355                 return 0;
7356
7357         /*
7358          * Buddy candidates are cache hot:
7359          */
7360         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7361                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7362                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7363                 return 1;
7364
7365         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7366                 return 1;
7367         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7368                 return 0;
7369
7370         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7371
7372         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7373 }
7374
7375 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7376 /*
7377  * Returns 1, if task migration degrades locality
7378  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7379  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7380  */
7381 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7382 {
7383         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7384         unsigned long src_weight, dst_weight;
7385         int src_nid, dst_nid, dist;
7386
7387         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7388                 return -1;
7389
7390         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7391                 return -1;
7392
7393         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7394         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7395
7396         if (src_nid == dst_nid)
7397                 return -1;
7398
7399         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7400         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7401                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7402                         return 1;
7403                 else
7404                         return -1;
7405         }
7406
7407         /* Encourage migration to the preferred node. */
7408         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7409                 return 0;
7410
7411         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7412         if (env->idle == CPU_IDLE)
7413                 return -1;
7414
7415         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7416         if (numa_group) {
7417                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7418                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7419         } else {
7420                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7421                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7422         }
7423
7424         return dst_weight < src_weight;
7425 }
7426
7427 #else
7428 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7429                                              struct lb_env *env)
7430 {
7431         return -1;
7432 }
7433 #endif
7434
7435 /*
7436  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7437  */
7438 static
7439 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7440 {
7441         int tsk_cache_hot;
7442
7443         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7444
7445         /*
7446          * We do not migrate tasks that are:
7447          * 1) throttled_lb_pair, or
7448          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7449          * 3) running (obviously), or
7450          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7451          */
7452         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7453                 return 0;
7454
7455         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7456                 int cpu;
7457
7458                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7459
7460                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7461
7462                 /*
7463                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7464                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7465                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7466                  *
7467                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7468                  * already computed one in current iteration.
7469                  */
7470                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7471                         return 0;
7472
7473                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7474                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7475                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7476                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7477                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7478                                 break;
7479                         }
7480                 }
7481
7482                 return 0;
7483         }
7484
7485         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7486         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7487
7488         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7489                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7490                 return 0;
7491         }
7492
7493         /*
7494          * Aggressive migration if:
7495          * 1) destination numa is preferred
7496          * 2) task is cache cold, or
7497          * 3) too many balance attempts have failed.
7498          */
7499         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7500         if (tsk_cache_hot == -1)
7501                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7502
7503         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7504             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7505                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7506                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7507                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7508                 }
7509                 return 1;
7510         }
7511
7512         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7513         return 0;
7514 }
7515
7516 /*
7517  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7518  */
7519 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7520 {
7521         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7522
7523         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7524         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7525 }
7526
7527 /*
7528  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7529  * part of active balancing operations within "domain".
7530  *
7531  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7532  */
7533 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7534 {
7535         struct task_struct *p;
7536
7537         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7538
7539         list_for_each_entry_reverse(p,
7540                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7541                 if (!can_migrate_task(p, env))
7542                         continue;
7543
7544                 detach_task(p, env);
7545
7546                 /*
7547                  * Right now, this is only the second place where
7548                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7549                  * so we can safely collect stats here rather than
7550                  * inside detach_tasks().
7551                  */
7552                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7553                 return p;
7554         }
7555         return NULL;
7556 }
7557
7558 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7559
7560 /*
7561  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7562  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7563  *
7564  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7565  */
7566 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7567 {
7568         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7569         struct task_struct *p;
7570         unsigned long load;
7571         int detached = 0;
7572
7573         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7574
7575         if (env->imbalance <= 0)
7576                 return 0;
7577
7578         while (!list_empty(tasks)) {
7579                 /*
7580                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7581                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7582                  */
7583                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7584                         break;
7585
7586                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7587
7588                 env->loop++;
7589                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7590                 if (env->loop > env->loop_max)
7591                         break;
7592
7593                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7594                 if (env->loop > env->loop_break) {
7595                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7596                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7597                         break;
7598                 }
7599
7600                 if (!can_migrate_task(p, env))
7601                         goto next;
7602
7603                 load = task_h_load(p);
7604
7605                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7606                         goto next;
7607
7608                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7609                         goto next;
7610
7611                 detach_task(p, env);
7612                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7613
7614                 detached++;
7615                 env->imbalance -= load;
7616
7617 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7618                 /*
7619                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7620                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7621                  * the critical section.
7622                  */
7623                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7624                         break;
7625 #endif
7626
7627                 /*
7628                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7629                  * weighted load.
7630                  */
7631                 if (env->imbalance <= 0)
7632                         break;
7633
7634                 continue;
7635 next:
7636                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7637         }
7638
7639         /*
7640          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7641          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7642          * than inside detach_one_task().
7643          */
7644         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7645
7646         return detached;
7647 }
7648
7649 /*
7650  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7651  */
7652 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7653 {
7654         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7655
7656         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7657         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7658         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7659 }
7660
7661 /*
7662  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7663  * its new rq.
7664  */
7665 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7666 {
7667         struct rq_flags rf;
7668
7669         rq_lock(rq, &rf);
7670         update_rq_clock(rq);
7671         attach_task(rq, p);
7672         rq_unlock(rq, &rf);
7673 }
7674
7675 /*
7676  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7677  * new rq.
7678  */
7679 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7680 {
7681         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7682         struct task_struct *p;
7683         struct rq_flags rf;
7684
7685         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7686         update_rq_clock(env->dst_rq);
7687
7688         while (!list_empty(tasks)) {
7689                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7690                 list_del_init(&p->se.group_node);
7691
7692                 attach_task(env->dst_rq, p);
7693         }
7694
7695         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7696 }
7697
7698 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7699 {
7700         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7701                 return true;
7702
7703         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7704                 return true;
7705
7706         return false;
7707 }
7708
7709 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7710 {
7711         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7712                 return true;
7713
7714         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7715                 return true;
7716
7717 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7718         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7719                 return true;
7720 #endif
7721
7722         return false;
7723 }
7724
7725 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7726
7727 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7728 {
7729         if (cfs_rq->load.weight)
7730                 return false;
7731
7732         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7733                 return false;
7734
7735         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7736                 return false;
7737
7738         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7739                 return false;
7740
7741         return true;
7742 }
7743
7744 static void update_blocked_averages(int cpu)
7745 {
7746         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7747         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7748         const struct sched_class *curr_class;
7749         struct rq_flags rf;
7750         bool done = true;
7751
7752         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7753         update_rq_clock(rq);
7754
7755         /*
7756          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7757          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7758          */
7759         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7760                 struct sched_entity *se;
7761
7762                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq))
7763                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7764
7765                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7766                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7767                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7768                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7769
7770                 /*
7771                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7772                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7773                  */
7774                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7775                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7776
7777                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7778                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7779                         done = false;
7780         }
7781
7782         curr_class = rq->curr->sched_class;
7783         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7784         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7785         update_irq_load_avg(rq, 0);
7786         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7787         if (others_have_blocked(rq))
7788                 done = false;
7789
7790 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7791         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7792         if (done)
7793                 rq->has_blocked_load = 0;
7794 #endif
7795         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7796 }
7797
7798 /*
7799  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7800  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7801  * group is a fraction of its parents load.
7802  */
7803 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7804 {
7805         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7806         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7807         unsigned long now = jiffies;
7808         unsigned long load;
7809
7810         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7811                 return;
7812
7813         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7814         for_each_sched_entity(se) {
7815                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7816                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7817                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7818                         break;
7819         }
7820
7821         if (!se) {
7822                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7823                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7824         }
7825
7826         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7827                 load = cfs_rq->h_load;
7828                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7829                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7830                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7831                 cfs_rq->h_load = load;
7832                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7833         }
7834 }
7835
7836 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7837 {
7838         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7839
7840         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7841         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7842                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7843 }
7844 #else
7845 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7846 {
7847         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7848         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7849         const struct sched_class *curr_class;
7850         struct rq_flags rf;
7851
7852         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7853         update_rq_clock(rq);
7854         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7855
7856         curr_class = rq->curr->sched_class;
7857         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7858         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7859         update_irq_load_avg(rq, 0);
7860 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7861         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7862         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7863                 rq->has_blocked_load = 0;
7864 #endif
7865         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7866 }
7867
7868 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7869 {
7870         return p->se.avg.load_avg;
7871 }
7872 #endif
7873
7874 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7875
7876 /*
7877  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7878  */
7879 struct sg_lb_stats {
7880         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7881         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7882         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7883         unsigned long load_per_task;
7884         unsigned long group_capacity;
7885         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7886         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7887         unsigned int idle_cpus;
7888         unsigned int group_weight;
7889         enum group_type group_type;
7890         int group_no_capacity;
7891         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7892 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7893         unsigned int nr_numa_running;
7894         unsigned int nr_preferred_running;
7895 #endif
7896 };
7897
7898 /*
7899  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7900  *               during load balancing.
7901  */
7902 struct sd_lb_stats {
7903         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7904         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7905         unsigned long total_running;
7906         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7907         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7908         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7909
7910         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7911         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7912 };
7913
7914 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7915 {
7916         /*
7917          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7918          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7919          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7920          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7921          */
7922         *sds = (struct sd_lb_stats){
7923                 .busiest = NULL,
7924                 .local = NULL,
7925                 .total_running = 0UL,
7926                 .total_load = 0UL,
7927                 .total_capacity = 0UL,
7928                 .busiest_stat = {
7929                         .avg_load = 0UL,
7930                         .sum_nr_running = 0,
7931                         .group_type = group_other,
7932                 },
7933         };
7934 }
7935
7936 /**
7937  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7938  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7939  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7940  *
7941  * Return: The load index.
7942  */
7943 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7944                                         enum cpu_idle_type idle)
7945 {
7946         int load_idx;
7947
7948         switch (idle) {
7949         case CPU_NOT_IDLE:
7950                 load_idx = sd->busy_idx;
7951                 break;
7952
7953         case CPU_NEWLY_IDLE:
7954                 load_idx = sd->newidle_idx;
7955                 break;
7956         default:
7957                 load_idx = sd->idle_idx;
7958                 break;
7959         }
7960
7961         return load_idx;
7962 }
7963
7964 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7965 {
7966         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7967         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7968         unsigned long used, free;
7969         unsigned long irq;
7970
7971         irq = cpu_util_irq(rq);
7972
7973         if (unlikely(irq >= max))
7974                 return 1;
7975
7976         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7977         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7978
7979         if (unlikely(used >= max))
7980                 return 1;
7981
7982         free = max - used;
7983
7984         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7985 }
7986
7987 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7988 {
7989         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7990         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7991
7992         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7993
7994         if (!capacity)
7995                 capacity = 1;
7996
7997         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7998         sdg->sgc->capacity = capacity;
7999         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8000         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8001 }
8002
8003 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8004 {
8005         struct sched_domain *child = sd->child;
8006         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8007         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8008         unsigned long interval;
8009
8010         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8011         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8012         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8013
8014         if (!child) {
8015                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8016                 return;
8017         }
8018
8019         capacity = 0;
8020         min_capacity = ULONG_MAX;
8021         max_capacity = 0;
8022
8023         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8024                 /*
8025                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8026                  * span the current group.
8027                  */
8028
8029                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8030                         struct sched_group_capacity *sgc;
8031                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8032
8033                         /*
8034                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
8035                          * gets here before we've attached the domains to the
8036                          * runqueues.
8037                          *
8038                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
8039                          * in update_cpu_capacity().
8040                          *
8041                          * This avoids capacity from being 0 and
8042                          * causing divide-by-zero issues on boot.
8043                          */
8044                         if (unlikely(!rq->sd)) {
8045                                 capacity += capacity_of(cpu);
8046                         } else {
8047                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
8048                                 capacity += sgc->capacity;
8049                         }
8050
8051                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
8052                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
8053                 }
8054         } else  {
8055                 /*
8056                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8057                  * span the current group.
8058                  */
8059
8060                 group = child->groups;
8061                 do {
8062                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8063
8064                         capacity += sgc->capacity;
8065                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8066                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8067                         group = group->next;
8068                 } while (group != child->groups);
8069         }
8070
8071         sdg->sgc->capacity = capacity;
8072         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8073         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8074 }
8075
8076 /*
8077  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8078  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8079  * Return true is the capacity is reduced
8080  */
8081 static inline int
8082 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8083 {
8084         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8085                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8086 }
8087
8088 /*
8089  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8090  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8091  * the task's current CPU is heavily pressured.
8092  */
8093 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8094 {
8095         return rq->misfit_task_load &&
8096                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8097                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8098 }
8099
8100 /*
8101  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8102  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
8103  *
8104  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8105  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8106  * Something like:
8107  *
8108  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8109  *              *     * * *
8110  *
8111  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8112  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8113  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8114  *
8115  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8116  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8117  * moving tasks due to affinity constraints.
8118  *
8119  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8120  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8121  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8122  * to create an effective group imbalance.
8123  *
8124  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8125  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8126  * subtle and fragile situation.
8127  */
8128
8129 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8130 {
8131         return group->sgc->imbalance;
8132 }
8133
8134 /*
8135  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8136  * be used by some tasks.
8137  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8138  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8139  * available capacity for CFS tasks.
8140  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8141  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8142  * capacity in meaningful for the load balancer.
8143  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8144  * any benefit for the load balance.
8145  */
8146 static inline bool
8147 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8148 {
8149         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8150                 return true;
8151
8152         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8153                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8154                 return true;
8155
8156         return false;
8157 }
8158
8159 /*
8160  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8161  *  handle.
8162  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8163  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8164  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8165  *  false.
8166  */
8167 static inline bool
8168 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8169 {
8170         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8171                 return false;
8172
8173         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8174                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8175                 return true;
8176
8177         return false;
8178 }
8179
8180 /*
8181  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8182  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8183  */
8184 static inline bool
8185 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8186 {
8187         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8188                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8189 }
8190
8191 /*
8192  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8193  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8194  */
8195 static inline bool
8196 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8197 {
8198         return sg->sgc->max_capacity * capacity_margin <
8199                                                 ref->sgc->max_capacity * 1024;
8200 }
8201
8202 static inline enum
8203 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8204                           struct sg_lb_stats *sgs)
8205 {
8206         if (sgs->group_no_capacity)
8207                 return group_overloaded;
8208
8209         if (sg_imbalanced(group))
8210                 return group_imbalanced;
8211
8212         if (sgs->group_misfit_task_load)
8213                 return group_misfit_task;
8214
8215         return group_other;
8216 }
8217
8218 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8219 {
8220 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8221         unsigned int cpu = rq->cpu;
8222
8223         if (!rq->has_blocked_load)
8224                 return false;
8225
8226         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8227                 return false;
8228
8229         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8230                 return true;
8231
8232         update_blocked_averages(cpu);
8233
8234         return rq->has_blocked_load;
8235 #else
8236         return false;
8237 #endif
8238 }
8239
8240 /**
8241  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8242  * @env: The load balancing environment.
8243  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8244  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8245  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8246  */
8247 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8248                                       struct sched_group *group,
8249                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8250                                       int *sg_status)
8251 {
8252         int local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8253         int load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8254         unsigned long load;
8255         int i, nr_running;
8256
8257         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8258
8259         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8260                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8261
8262                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8263                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8264
8265                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8266                 if (local_group)
8267                         load = target_load(i, load_idx);
8268                 else
8269                         load = source_load(i, load_idx);
8270
8271                 sgs->group_load += load;
8272                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8273                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8274
8275                 nr_running = rq->nr_running;
8276                 if (nr_running > 1)
8277                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8278
8279                 if (cpu_overutilized(i))
8280                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8281
8282 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8283                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8284                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8285 #endif
8286                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8287                 /*
8288                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8289                  */
8290                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8291                         sgs->idle_cpus++;
8292
8293                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8294                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8295                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8296                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8297                 }
8298         }
8299
8300         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8301         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8302         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8303
8304         if (sgs->sum_nr_running)
8305                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8306
8307         sgs->group_weight = group->group_weight;
8308
8309         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8310         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8311 }
8312
8313 /**
8314  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8315  * @env: The load balancing environment.
8316  * @sds: sched_domain statistics
8317  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8318  * @sgs: sched_group statistics
8319  *
8320  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8321  * busiest group.
8322  *
8323  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8324  * busiest group. %false otherwise.
8325  */
8326 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8327                                    struct sd_lb_stats *sds,
8328                                    struct sched_group *sg,
8329                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8330 {
8331         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8332
8333         /*
8334          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8335          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8336          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8337          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8338          */
8339         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8340             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8341              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
8342                 return false;
8343
8344         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8345                 return true;
8346
8347         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8348                 return false;
8349
8350         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8351                 return false;
8352
8353         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8354                 goto asym_packing;
8355
8356         /*
8357          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8358          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8359          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8360          * power/energy consequences are not considered.
8361          */
8362         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8363             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8364                 return false;
8365
8366         /*
8367          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8368          */
8369         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8370             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8371                 return false;
8372
8373 asym_packing:
8374         /* This is the busiest node in its class. */
8375         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8376                 return true;
8377
8378         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8379         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8380                 return true;
8381         /*
8382          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8383          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8384          * of lower priority than ourself as busy.
8385          */
8386         if (sgs->sum_nr_running &&
8387             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8388                 if (!sds->busiest)
8389                         return true;
8390
8391                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8392                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8393                                       sg->asym_prefer_cpu))
8394                         return true;
8395         }
8396
8397         return false;
8398 }
8399
8400 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8401 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8402 {
8403         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8404                 return regular;
8405         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8406                 return remote;
8407         return all;
8408 }
8409
8410 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8411 {
8412         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8413                 return regular;
8414         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8415                 return remote;
8416         return all;
8417 }
8418 #else
8419 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8420 {
8421         return all;
8422 }
8423
8424 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8425 {
8426         return regular;
8427 }
8428 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8429
8430 /**
8431  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8432  * @env: The load balancing environment.
8433  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8434  */
8435 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8436 {
8437         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8438         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8439         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8440         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8441         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8442         int sg_status = 0;
8443
8444 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8445         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8446                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8447 #endif
8448
8449         do {
8450                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8451                 int local_group;
8452
8453                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8454                 if (local_group) {
8455                         sds->local = sg;
8456                         sgs = local;
8457
8458                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8459                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8460                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8461                 }
8462
8463                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8464
8465                 if (local_group)
8466                         goto next_group;
8467
8468                 /*
8469                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8470                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8471                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8472                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8473                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8474                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8475                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8476                  * the tasks on the system).
8477                  */
8478                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8479                     group_has_capacity(env, local) &&
8480                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8481                         sgs->group_no_capacity = 1;
8482                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8483                 }
8484
8485                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8486                         sds->busiest = sg;
8487                         sds->busiest_stat = *sgs;
8488                 }
8489
8490 next_group:
8491                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8492                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8493                 sds->total_load += sgs->group_load;
8494                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8495
8496                 sg = sg->next;
8497         } while (sg != env->sd->groups);
8498
8499 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8500         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8501             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8502
8503                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8504                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8505         }
8506 #endif
8507
8508         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8509                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8510
8511         if (!env->sd->parent) {
8512                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8513
8514                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8515                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8516
8517                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8518                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8519         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8520                 WRITE_ONCE(env->dst_rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8521         }
8522 }
8523
8524 /**
8525  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8526  *                      sched domain.
8527  *
8528  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8529  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8530  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8531  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8532  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8533  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8534  *
8535  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8536  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8537  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8538  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8539  * number.
8540  *
8541  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8542  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8543  *
8544  * @env: The load balancing environment.
8545  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8546  */
8547 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8548 {
8549         int busiest_cpu;
8550
8551         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8552                 return 0;
8553
8554         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8555                 return 0;
8556
8557         if (!sds->busiest)
8558                 return 0;
8559
8560         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8561         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8562                 return 0;
8563
8564         env->imbalance = sds->busiest_stat.group_load;
8565
8566         return 1;
8567 }
8568
8569 /**
8570  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8571  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8572  *                      load balancing.
8573  * @env: The load balancing environment.
8574  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8575  */
8576 static inline
8577 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8578 {
8579         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8580         unsigned int imbn = 2;
8581         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8582         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8583
8584         local = &sds->local_stat;
8585         busiest = &sds->busiest_stat;
8586
8587         if (!local->sum_nr_running)
8588                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8589         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8590                 imbn = 1;
8591
8592         scaled_busy_load_per_task =
8593                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8594                 busiest->group_capacity;
8595
8596         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8597             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8598                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8599                 return;
8600         }
8601
8602         /*
8603          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8604          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8605          * moving them.
8606          */
8607
8608         capa_now += busiest->group_capacity *
8609                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8610         capa_now += local->group_capacity *
8611                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8612         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8613
8614         /* Amount of load we'd subtract */
8615         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8616                 capa_move += busiest->group_capacity *
8617                             min(busiest->load_per_task,
8618                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8619         }
8620
8621         /* Amount of load we'd add */
8622         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8623             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8624                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8625                       local->group_capacity;
8626         } else {
8627                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8628                       local->group_capacity;
8629         }
8630         capa_move += local->group_capacity *
8631                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8632         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8633
8634         /* Move if we gain throughput */
8635         if (capa_move > capa_now)
8636                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8637 }
8638
8639 /**
8640  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8641  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8642  * @env: load balance environment
8643  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8644  */
8645 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8646 {
8647         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8648         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8649
8650         local = &sds->local_stat;
8651         busiest = &sds->busiest_stat;
8652
8653         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8654                 /*
8655                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8656                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8657                  */
8658                 busiest->load_per_task =
8659                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8660         }
8661
8662         /*
8663          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8664          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8665          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8666          * skipped when updating the busiest sg:
8667          */
8668         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8669             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8670              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8671                 env->imbalance = 0;
8672                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8673         }
8674
8675         /*
8676          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8677          */
8678         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8679             local->group_type   == group_overloaded) {
8680                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8681                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8682                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8683                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8684                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8685                 } else
8686                         load_above_capacity = ~0UL;
8687         }
8688
8689         /*
8690          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8691          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8692          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8693          * we also don't want to reduce the group load below the group
8694          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8695          */
8696         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8697
8698         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8699         env->imbalance = min(
8700                 max_pull * busiest->group_capacity,
8701                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8702         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8703
8704         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8705         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8706                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8707                                        busiest->group_misfit_task_load);
8708         }
8709
8710         /*
8711          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8712          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8713          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8714          * moved
8715          */
8716         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8717                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8718 }
8719
8720 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8721
8722 /**
8723  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8724  * if there is an imbalance.
8725  *
8726  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8727  * to restore balance.
8728  *
8729  * @env: The load balancing environment.
8730  *
8731  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8732  */
8733 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8734 {
8735         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8736         struct sd_lb_stats sds;
8737
8738         init_sd_lb_stats(&sds);
8739
8740         /*
8741          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8742          * this level.
8743          */
8744         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8745
8746         if (sched_energy_enabled()) {
8747                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8748
8749                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8750                         goto out_balanced;
8751         }
8752
8753         local = &sds.local_stat;
8754         busiest = &sds.busiest_stat;
8755
8756         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8757         if (check_asym_packing(env, &sds))
8758                 return sds.busiest;
8759
8760         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8761         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8762                 goto out_balanced;
8763
8764         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8765         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8766                                                 / sds.total_capacity;
8767
8768         /*
8769          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8770          * work because they assume all things are equal, which typically
8771          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8772          */
8773         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8774                 goto force_balance;
8775
8776         /*
8777          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8778          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8779          */
8780         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8781             busiest->group_no_capacity)
8782                 goto force_balance;
8783
8784         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8785         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8786                 goto force_balance;
8787
8788         /*
8789          * If the local group is busier than the selected busiest group
8790          * don't try and pull any tasks.
8791          */
8792         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8793                 goto out_balanced;
8794
8795         /*
8796          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8797          * average load.
8798          */
8799         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8800                 goto out_balanced;
8801
8802         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8803                 /*
8804                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8805                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8806                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8807                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8808                  * might end up to just move the imbalance on another group
8809                  */
8810                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8811                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8812                         goto out_balanced;
8813         } else {
8814                 /*
8815                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8816                  * imbalance_pct to be conservative.
8817                  */
8818                 if (100 * busiest->avg_load <=
8819                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8820                         goto out_balanced;
8821         }
8822
8823 force_balance:
8824         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8825         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8826         calculate_imbalance(env, &sds);
8827         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8828
8829 out_balanced:
8830         env->imbalance = 0;
8831         return NULL;
8832 }
8833
8834 /*
8835  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8836  */
8837 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8838                                      struct sched_group *group)
8839 {
8840         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8841         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8842         int i;
8843
8844         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8845                 unsigned long capacity, wl;
8846                 enum fbq_type rt;
8847
8848                 rq = cpu_rq(i);
8849                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8850
8851                 /*
8852                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8853                  *  - regular: there are !numa tasks
8854                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8855                  *  - all:     there is no distinction
8856                  *
8857                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8858                  * ignore those when there's better options.
8859                  *
8860                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8861                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8862                  * queue by moving tasks around inside the node.
8863                  *
8864                  * If we cannot move enough load due to this classification
8865                  * the next pass will adjust the group classification and
8866                  * allow migration of more tasks.
8867                  *
8868                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8869                  */
8870                 if (rt > env->fbq_type)
8871                         continue;
8872
8873                 /*
8874                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8875                  * seek the "biggest" misfit task.
8876                  */
8877                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8878                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8879                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8880                                 busiest = rq;
8881                         }
8882
8883                         continue;
8884                 }
8885
8886                 capacity = capacity_of(i);
8887
8888                 /*
8889                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8890                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8891                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8892                  * average load.
8893                  */
8894                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8895                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8896                     rq->nr_running == 1)
8897                         continue;
8898
8899                 wl = weighted_cpuload(rq);
8900
8901                 /*
8902                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8903                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8904                  */
8905
8906                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8907                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8908                         continue;
8909
8910                 /*
8911                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8912                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8913                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8914                  * potentially running at a lower capacity.
8915                  *
8916                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8917                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8918                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8919                  * our previous maximum.
8920                  */
8921                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8922                         busiest_load = wl;
8923                         busiest_capacity = capacity;
8924                         busiest = rq;
8925                 }
8926         }
8927
8928         return busiest;
8929 }
8930
8931 /*
8932  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8933  * so long as it is large enough.
8934  */
8935 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8936
8937 static inline bool
8938 asym_active_balance(struct lb_env *env)
8939 {
8940         /*
8941          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8942          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8943          * highest priority CPUs.
8944          */
8945         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8946                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
8947 }
8948
8949 static inline bool
8950 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
8951 {
8952         struct sched_domain *sd = env->sd;
8953
8954         if (asym_active_balance(env))
8955                 return 1;
8956
8957         /*
8958          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8959          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8960          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8961          * available on dst_cpu.
8962          */
8963         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8964             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8965                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8966                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8967                         return 1;
8968         }
8969
8970         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8971                 return 1;
8972
8973         return 0;
8974 }
8975
8976 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8977 {
8978         struct sched_domain *sd = env->sd;
8979
8980         if (voluntary_active_balance(env))
8981                 return 1;
8982
8983         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8984 }
8985
8986 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8987
8988 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8989 {
8990         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8991         int cpu, balance_cpu = -1;
8992
8993         /*
8994          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8995          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8996          */
8997         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8998                 return 0;
8999
9000         /*
9001          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9002          * to do the newly idle load balance.
9003          */
9004         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9005                 return 1;
9006
9007         /* Try to find first idle CPU */
9008         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9009                 if (!idle_cpu(cpu))
9010                         continue;
9011
9012                 balance_cpu = cpu;
9013                 break;
9014         }
9015
9016         if (balance_cpu == -1)
9017                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
9018
9019         /*
9020          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
9021          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
9022          */
9023         return balance_cpu == env->dst_cpu;
9024 }
9025
9026 /*
9027  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9028  * tasks if there is an imbalance.
9029  */
9030 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9031                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9032                         int *continue_balancing)
9033 {
9034         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9035         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9036         struct sched_group *group;
9037         struct rq *busiest;
9038         struct rq_flags rf;
9039         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9040
9041         struct lb_env env = {
9042                 .sd             = sd,
9043                 .dst_cpu        = this_cpu,
9044                 .dst_rq         = this_rq,
9045                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9046                 .idle           = idle,
9047                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9048                 .cpus           = cpus,
9049                 .fbq_type       = all,
9050                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9051         };
9052
9053         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9054
9055         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9056
9057 redo:
9058         if (!should_we_balance(&env)) {
9059                 *continue_balancing = 0;
9060                 goto out_balanced;
9061         }
9062
9063         group = find_busiest_group(&env);
9064         if (!group) {
9065                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9066                 goto out_balanced;
9067         }
9068
9069         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9070         if (!busiest) {
9071                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9072                 goto out_balanced;
9073         }
9074
9075         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9076
9077         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9078
9079         env.src_cpu = busiest->cpu;
9080         env.src_rq = busiest;
9081
9082         ld_moved = 0;
9083         if (busiest->nr_running > 1) {
9084                 /*
9085                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9086                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9087                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9088                  * correctly treated as an imbalance.
9089                  */
9090                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9091                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9092
9093 more_balance:
9094                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9095                 update_rq_clock(busiest);
9096
9097                 /*
9098                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9099                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9100                  */
9101                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9102
9103                 /*
9104                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9105                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9106                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9107                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9108                  * See task_rq_lock() family for the details.
9109                  */
9110
9111                 rq_unlock(busiest, &rf);
9112
9113                 if (cur_ld_moved) {
9114                         attach_tasks(&env);
9115                         ld_moved += cur_ld_moved;
9116                 }
9117
9118                 local_irq_restore(rf.flags);
9119
9120                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9121                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9122                         goto more_balance;
9123                 }
9124
9125                 /*
9126                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9127                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9128                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9129                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9130                  * sched_group.
9131                  *
9132                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9133                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9134                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9135                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9136                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9137                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9138                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9139                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9140                  * This however should not happen so much in practice and
9141                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9142                  * excess load moved.
9143                  */
9144                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9145
9146                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9147                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9148
9149                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9150                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9151                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9152                         env.loop         = 0;
9153                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9154
9155                         /*
9156                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9157                          * need to continue with same src_cpu.
9158                          */
9159                         goto more_balance;
9160                 }
9161
9162                 /*
9163                  * We failed to reach balance because of affinity.
9164                  */
9165                 if (sd_parent) {
9166                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9167
9168                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9169                                 *group_imbalance = 1;
9170                 }
9171
9172                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9173                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9174                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9175                         /*
9176                          * Attempting to continue load balancing at the current
9177                          * sched_domain level only makes sense if there are
9178                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9179                          * pull load from which are not contained within the
9180                          * destination group that is receiving any migrated
9181                          * load.
9182                          */
9183                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9184                                 env.loop = 0;
9185                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9186                                 goto redo;
9187                         }
9188                         goto out_all_pinned;
9189                 }
9190         }
9191
9192         if (!ld_moved) {
9193                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9194                 /*
9195                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9196                  * We do not want newidle balance, which can be very
9197                  * frequent, pollute the failure counter causing
9198                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9199                  */
9200                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9201                         sd->nr_balance_failed++;
9202
9203                 if (need_active_balance(&env)) {
9204                         unsigned long flags;
9205
9206                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9207
9208                         /*
9209                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9210                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9211                          * moved to this_cpu:
9212                          */
9213                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
9214                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9215                                                             flags);
9216                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9217                                 goto out_one_pinned;
9218                         }
9219
9220                         /*
9221                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9222                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9223                          * only after active load balance is finished.
9224                          */
9225                         if (!busiest->active_balance) {
9226                                 busiest->active_balance = 1;
9227                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9228                                 active_balance = 1;
9229                         }
9230                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9231
9232                         if (active_balance) {
9233                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9234                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9235                                         &busiest->active_balance_work);
9236                         }
9237
9238                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9239                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9240                 }
9241         } else
9242                 sd->nr_balance_failed = 0;
9243
9244         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9245                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9246                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9247         } else {
9248                 /*
9249                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9250                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9251                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9252                  * detach_tasks).
9253                  */
9254                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9255                         sd->balance_interval *= 2;
9256         }
9257
9258         goto out;
9259
9260 out_balanced:
9261         /*
9262          * We reach balance although we may have faced some affinity
9263          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9264          */
9265         if (sd_parent) {
9266                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9267
9268                 if (*group_imbalance)
9269                         *group_imbalance = 0;
9270         }
9271
9272 out_all_pinned:
9273         /*
9274          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9275          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9276          * can try to migrate them.
9277          */
9278         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9279
9280         sd->nr_balance_failed = 0;
9281
9282 out_one_pinned:
9283         ld_moved = 0;
9284
9285         /*
9286          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
9287          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
9288          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
9289          * to avoid that.
9290          */
9291         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9292                 goto out;
9293
9294         /* tune up the balancing interval */
9295         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9296              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9297             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9298                 sd->balance_interval *= 2;
9299 out:
9300         return ld_moved;
9301 }
9302
9303 static inline unsigned long
9304 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9305 {
9306         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9307
9308         if (cpu_busy)
9309                 interval *= sd->busy_factor;
9310
9311         /* scale ms to jiffies */
9312         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9313         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9314
9315         return interval;
9316 }
9317
9318 static inline void
9319 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9320 {
9321         unsigned long interval, next;
9322
9323         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9324         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9325         next = sd->last_balance + interval;
9326
9327         if (time_after(*next_balance, next))
9328                 *next_balance = next;
9329 }
9330
9331 /*
9332  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9333  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9334  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9335  * avoids physical / logical imbalances.
9336  */
9337 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9338 {
9339         struct rq *busiest_rq = data;
9340         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9341         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9342         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9343         struct sched_domain *sd;
9344         struct task_struct *p = NULL;
9345         struct rq_flags rf;
9346
9347         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9348         /*
9349          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9350          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9351          * inactive CPUs.
9352          */
9353         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9354                 goto out_unlock;
9355
9356         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9357         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9358                      !busiest_rq->active_balance))
9359                 goto out_unlock;
9360
9361         /* Is there any task to move? */
9362         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9363                 goto out_unlock;
9364
9365         /*
9366          * This condition is "impossible", if it occurs
9367          * we need to fix it. Originally reported by
9368          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9369          */
9370         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9371
9372         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9373         rcu_read_lock();
9374         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9375                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9376                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9377                                 break;
9378         }
9379
9380         if (likely(sd)) {
9381                 struct lb_env env = {
9382                         .sd             = sd,
9383                         .dst_cpu        = target_cpu,
9384                         .dst_rq         = target_rq,
9385                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9386                         .src_rq         = busiest_rq,
9387                         .idle           = CPU_IDLE,
9388                         /*
9389                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9390                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9391                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9392                          * about DST_PINNED.
9393                          */
9394                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9395                 };
9396
9397                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9398                 update_rq_clock(busiest_rq);
9399
9400                 p = detach_one_task(&env);
9401                 if (p) {
9402                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9403                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9404                         sd->nr_balance_failed = 0;
9405                 } else {
9406                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9407                 }
9408         }
9409         rcu_read_unlock();
9410 out_unlock:
9411         busiest_rq->active_balance = 0;
9412         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9413
9414         if (p)
9415                 attach_one_task(target_rq, p);
9416
9417         local_irq_enable();
9418
9419         return 0;
9420 }
9421
9422 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9423
9424 /*
9425  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9426  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9427  */
9428 void update_max_interval(void)
9429 {
9430         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9431 }
9432
9433 /*
9434  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9435  * and initiates a balancing operation if so.
9436  *
9437  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9438  */
9439 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9440 {
9441         int continue_balancing = 1;
9442         int cpu = rq->cpu;
9443         unsigned long interval;
9444         struct sched_domain *sd;
9445         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9446         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9447         int update_next_balance = 0;
9448         int need_serialize, need_decay = 0;
9449         u64 max_cost = 0;
9450
9451         rcu_read_lock();
9452         for_each_domain(cpu, sd) {
9453                 /*
9454                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9455                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9456                  */
9457                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9458                         sd->max_newidle_lb_cost =
9459                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9460                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9461                         need_decay = 1;
9462                 }
9463                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9464
9465                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9466                         continue;
9467
9468                 /*
9469                  * Stop the load balance at this level. There is another
9470                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9471                  * actively.
9472                  */
9473                 if (!continue_balancing) {
9474                         if (need_decay)
9475                                 continue;
9476                         break;
9477                 }
9478
9479                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9480
9481                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9482                 if (need_serialize) {
9483                         if (!spin_trylock(&balancing))
9484                                 goto out;
9485                 }
9486
9487                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9488                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9489                                 /*
9490                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9491                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9492                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9493                                  */
9494                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9495                         }
9496                         sd->last_balance = jiffies;
9497                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9498                 }
9499                 if (need_serialize)
9500                         spin_unlock(&balancing);
9501 out:
9502                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9503                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9504                         update_next_balance = 1;
9505                 }
9506         }
9507         if (need_decay) {
9508                 /*
9509                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9510                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9511                  */
9512                 rq->max_idle_balance_cost =
9513                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9514         }
9515         rcu_read_unlock();
9516
9517         /*
9518          * next_balance will be updated only when there is a need.
9519          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9520          * updated.
9521          */
9522         if (likely(update_next_balance)) {
9523                 rq->next_balance = next_balance;
9524
9525 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9526                 /*
9527                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9528                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9529                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9530                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9531                  * balance for itself and we need to update the
9532                  * nohz.next_balance accordingly.
9533                  */
9534                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9535                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9536 #endif
9537         }
9538 }
9539
9540 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9541 {
9542         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9543 }
9544
9545 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9546 /*
9547  * idle load balancing details
9548  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9549  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9550  *   load balancing for all the idle CPUs.
9551  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9552  *   anywhere yet.
9553  */
9554
9555 static inline int find_new_ilb(void)
9556 {
9557         int ilb;
9558
9559         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9560                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9561                 if (idle_cpu(ilb))
9562                         return ilb;
9563         }
9564
9565         return nr_cpu_ids;
9566 }
9567
9568 /*
9569  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9570  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9571  */
9572 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9573 {
9574         int ilb_cpu;
9575
9576         nohz.next_balance++;
9577
9578         ilb_cpu = find_new_ilb();
9579
9580         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9581                 return;
9582
9583         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9584         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9585                 return;
9586
9587         /*
9588          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9589          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9590          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9591          * will be run before returning from the IPI.
9592          */
9593         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9594 }
9595
9596 /*
9597  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
9598  * of idle CPUs in the system.
9599  */
9600 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9601 {
9602         unsigned long now = jiffies;
9603         struct sched_domain_shared *sds;
9604         struct sched_domain *sd;
9605         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9606         unsigned int flags = 0;
9607
9608         if (unlikely(rq->idle_balance))
9609                 return;
9610
9611         /*
9612          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9613          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9614          */
9615         nohz_balance_exit_idle(rq);
9616
9617         /*
9618          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9619          * balancing.
9620          */
9621         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9622                 return;
9623
9624         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9625             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9626                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9627
9628         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9629                 goto out;
9630
9631         if (rq->nr_running >= 2) {
9632                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9633                 goto out;
9634         }
9635
9636         rcu_read_lock();
9637
9638         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9639         if (sd) {
9640                 /*
9641                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
9642                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
9643                  * on.
9644                  */
9645                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9646                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9647                         goto unlock;
9648                 }
9649         }
9650
9651         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9652         if (sd) {
9653                 /*
9654                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
9655                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
9656                  * around.
9657                  */
9658                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
9659                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9660                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9661                                 goto unlock;
9662                         }
9663                 }
9664         }
9665
9666         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
9667         if (sd) {
9668                 /*
9669                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
9670                  * to run the misfit task on.
9671                  */
9672                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
9673                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9674                         goto unlock;
9675                 }
9676
9677                 /*
9678                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
9679                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
9680                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
9681                  *
9682                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
9683                  */
9684                 goto unlock;
9685         }
9686
9687         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9688         if (sds) {
9689                 /*
9690                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
9691                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
9692                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
9693                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
9694                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
9695                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
9696                  * like this LLC domain has tasks we could move.
9697                  */
9698                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9699                 if (nr_busy > 1) {
9700                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9701                         goto unlock;
9702                 }
9703         }
9704 unlock:
9705         rcu_read_unlock();
9706 out:
9707         if (flags)
9708                 kick_ilb(flags);
9709 }
9710
9711 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9712 {
9713         struct sched_domain *sd;
9714
9715         rcu_read_lock();
9716         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9717
9718         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9719                 goto unlock;
9720         sd->nohz_idle = 0;
9721
9722         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9723 unlock:
9724         rcu_read_unlock();
9725 }
9726
9727 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9728 {
9729         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9730
9731         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9732                 return;
9733
9734         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9735         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9736         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9737
9738         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9739 }
9740
9741 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9742 {
9743         struct sched_domain *sd;
9744
9745         rcu_read_lock();
9746         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9747
9748         if (!sd || sd->nohz_idle)
9749                 goto unlock;
9750         sd->nohz_idle = 1;
9751
9752         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9753 unlock:
9754         rcu_read_unlock();
9755 }
9756
9757 /*
9758  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9759  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9760  */
9761 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9762 {
9763         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9764
9765         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9766
9767         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9768         if (!cpu_active(cpu))
9769                 return;
9770
9771         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9772         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9773                 return;
9774
9775         /*
9776          * Can be set safely without rq->lock held
9777          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9778          * rq->lock is held during the check and the clear
9779          */
9780         rq->has_blocked_load = 1;
9781
9782         /*
9783          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9784          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9785          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9786          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9787          */
9788         if (rq->nohz_tick_stopped)
9789                 goto out;
9790
9791         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9792         if (on_null_domain(rq))
9793                 return;
9794
9795         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9796
9797         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9798         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9799
9800         /*
9801          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9802          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9803          * store.
9804          */
9805         smp_mb__after_atomic();
9806
9807         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9808
9809 out:
9810         /*
9811          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9812          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9813          */
9814         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9815 }
9816
9817 /*
9818  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9819  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9820  * tasks movement depending of flags.
9821  * The function returns false if the loop has stopped before running
9822  * through all idle CPUs.
9823  */
9824 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9825                                enum cpu_idle_type idle)
9826 {
9827         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9828         unsigned long now = jiffies;
9829         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9830         bool has_blocked_load = false;
9831         int update_next_balance = 0;
9832         int this_cpu = this_rq->cpu;
9833         int balance_cpu;
9834         int ret = false;
9835         struct rq *rq;
9836
9837         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9838
9839         /*
9840          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9841          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9842          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9843          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9844          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9845          * check the load of an idle cpu.
9846          */
9847         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9848
9849         /*
9850          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9851          * store from nohz_balance_enter_idle().
9852          */
9853         smp_mb();
9854
9855         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9856                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9857                         continue;
9858
9859                 /*
9860                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9861                  * work being done for other CPUs. Next load
9862                  * balancing owner will pick it up.
9863                  */
9864                 if (need_resched()) {
9865                         has_blocked_load = true;
9866                         goto abort;
9867                 }
9868
9869                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9870
9871                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9872
9873                 /*
9874                  * If time for next balance is due,
9875                  * do the balance.
9876                  */
9877                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9878                         struct rq_flags rf;
9879
9880                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9881                         update_rq_clock(rq);
9882                         cpu_load_update_idle(rq);
9883                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9884
9885                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9886                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9887                 }
9888
9889                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9890                         next_balance = rq->next_balance;
9891                         update_next_balance = 1;
9892                 }
9893         }
9894
9895         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9896         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9897                 update_blocked_averages(this_cpu);
9898                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9899         }
9900
9901         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9902                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9903
9904         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9905                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9906
9907         /* The full idle balance loop has been done */
9908         ret = true;
9909
9910 abort:
9911         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9912         if (has_blocked_load)
9913                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9914
9915         /*
9916          * next_balance will be updated only when there is a need.
9917          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9918          * updated.
9919          */
9920         if (likely(update_next_balance))
9921                 nohz.next_balance = next_balance;
9922
9923         return ret;
9924 }
9925
9926 /*
9927  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9928  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9929  */
9930 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9931 {
9932         int this_cpu = this_rq->cpu;
9933         unsigned int flags;
9934
9935         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9936                 return false;
9937
9938         if (idle != CPU_IDLE) {
9939                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9940                 return false;
9941         }
9942
9943         /* could be _relaxed() */
9944         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9945         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9946                 return false;
9947
9948         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9949
9950         return true;
9951 }
9952
9953 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9954 {
9955         int this_cpu = this_rq->cpu;
9956
9957         /*
9958          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9959          * housekeeping
9960          */
9961         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9962                 return;
9963
9964         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9965         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9966                 return;
9967
9968         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9969         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9970             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9971                 return;
9972
9973         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9974         /*
9975          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9976          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9977          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9978          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9979          */
9980         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9981                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9982         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9983 }
9984
9985 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9986 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9987
9988 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9989 {
9990         return false;
9991 }
9992
9993 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9994 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9995
9996 /*
9997  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9998  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9999  */
10000 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10001 {
10002         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10003         int this_cpu = this_rq->cpu;
10004         struct sched_domain *sd;
10005         int pulled_task = 0;
10006         u64 curr_cost = 0;
10007
10008         /*
10009          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10010          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10011          */
10012         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10013
10014         /*
10015          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10016          */
10017         if (!cpu_active(this_cpu))
10018                 return 0;
10019
10020         /*
10021          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10022          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10023          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10024          * re-start the picking loop.
10025          */
10026         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10027
10028         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10029             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10030
10031                 rcu_read_lock();
10032                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10033                 if (sd)
10034                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10035                 rcu_read_unlock();
10036
10037                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10038
10039                 goto out;
10040         }
10041
10042         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10043
10044         update_blocked_averages(this_cpu);
10045         rcu_read_lock();
10046         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10047                 int continue_balancing = 1;
10048                 u64 t0, domain_cost;
10049
10050                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
10051                         continue;
10052
10053                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10054                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10055                         break;
10056                 }
10057
10058                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10059                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10060
10061                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10062                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10063                                                    &continue_balancing);
10064
10065                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10066                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10067                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10068
10069                         curr_cost += domain_cost;
10070                 }
10071
10072                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10073
10074                 /*
10075                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10076                  * now runnable tasks on this rq.
10077                  */
10078                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10079                         break;
10080         }
10081         rcu_read_unlock();
10082
10083         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10084
10085         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10086                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10087
10088 out:
10089         /*
10090          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10091          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10092          * pretend we pulled a task.
10093          */
10094         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10095                 pulled_task = 1;
10096
10097         /* Move the next balance forward */
10098         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10099                 this_rq->next_balance = next_balance;
10100
10101         /* Is there a task of a high priority class? */
10102         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10103                 pulled_task = -1;
10104
10105         if (pulled_task)
10106                 this_rq->idle_stamp = 0;
10107
10108         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10109
10110         return pulled_task;
10111 }
10112
10113 /*
10114  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10115  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10116  */
10117 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10118 {
10119         struct rq *this_rq = this_rq();
10120         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10121                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10122
10123         /*
10124          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10125          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10126          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10127          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10128          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10129          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10130          */
10131         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10132                 return;
10133
10134         /* normal load balance */
10135         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10136         rebalance_domains(this_rq, idle);
10137 }
10138
10139 /*
10140  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10141  */
10142 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10143 {
10144         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10145         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10146                 return;
10147
10148         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10149                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10150
10151         nohz_balancer_kick(rq);
10152 }
10153
10154 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10155 {
10156         update_sysctl();
10157
10158         update_runtime_enabled(rq);
10159 }
10160
10161 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10162 {
10163         update_sysctl();
10164
10165         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10166         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10167 }
10168
10169 #endif /* CONFIG_SMP */
10170
10171 /*
10172  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10173  *
10174  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10175  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10176  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10177  * parameters.
10178  */
10179 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10180 {
10181         struct cfs_rq *cfs_rq;
10182         struct sched_entity *se = &curr->se;
10183
10184         for_each_sched_entity(se) {
10185                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10186                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10187         }
10188
10189         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10190                 task_tick_numa(rq, curr);
10191
10192         update_misfit_status(curr, rq);
10193         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10194 }
10195
10196 /*
10197  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10198  *  - child not yet on the tasklist
10199  *  - preemption disabled
10200  */
10201 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10202 {
10203         struct cfs_rq *cfs_rq;
10204         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10205         struct rq *rq = this_rq();
10206         struct rq_flags rf;
10207
10208         rq_lock(rq, &rf);
10209         update_rq_clock(rq);
10210
10211         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10212         curr = cfs_rq->curr;
10213         if (curr) {
10214                 update_curr(cfs_rq);
10215                 se->vruntime = curr->vruntime;
10216         }
10217         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10218
10219         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10220                 /*
10221                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10222                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10223                  */
10224                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10225                 resched_curr(rq);
10226         }
10227
10228         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10229         rq_unlock(rq, &rf);
10230 }
10231
10232 /*
10233  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10234  * the current task.
10235  */
10236 static void
10237 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10238 {
10239         if (!task_on_rq_queued(p))
10240                 return;
10241
10242         /*
10243          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10244          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10245          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10246          */
10247         if (rq->curr == p) {
10248                 if (p->prio > oldprio)
10249                         resched_curr(rq);
10250         } else
10251                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10252 }
10253
10254 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10255 {
10256         struct sched_entity *se = &p->se;
10257
10258         /*
10259          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10260          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10261          * vruntime.
10262          */
10263         if (p->on_rq)
10264                 return true;
10265
10266         /*
10267          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10268          * But there are some cases where it has already been normalized:
10269          *
10270          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10271          *   wake_up_new_task().
10272          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10273          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10274          */
10275         if (!se->sum_exec_runtime ||
10276             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10277                 return true;
10278
10279         return false;
10280 }
10281
10282 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10283 /*
10284  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10285  * visible to the root
10286  */
10287 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10288 {
10289         struct cfs_rq *cfs_rq;
10290
10291         /* Start to propagate at parent */
10292         se = se->parent;
10293
10294         for_each_sched_entity(se) {
10295                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10296
10297                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10298                         break;
10299
10300                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10301         }
10302 }
10303 #else
10304 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10305 #endif
10306
10307 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10308 {
10309         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10310
10311         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10312         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10313         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10314         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10315         propagate_entity_cfs_rq(se);
10316 }
10317
10318 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10319 {
10320         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10321
10322 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10323         /*
10324          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10325          * class maintain depth value), reset depth properly.
10326          */
10327         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10328 #endif
10329
10330         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10331         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10332         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10333         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10334         propagate_entity_cfs_rq(se);
10335 }
10336
10337 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10338 {
10339         struct sched_entity *se = &p->se;
10340         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10341
10342         if (!vruntime_normalized(p)) {
10343                 /*
10344                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10345                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10346                  */
10347                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10348                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10349         }
10350
10351         detach_entity_cfs_rq(se);
10352 }
10353
10354 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10355 {
10356         struct sched_entity *se = &p->se;
10357         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10358
10359         attach_entity_cfs_rq(se);
10360
10361         if (!vruntime_normalized(p))
10362                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10363 }
10364
10365 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10366 {
10367         detach_task_cfs_rq(p);
10368 }
10369
10370 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10371 {
10372         attach_task_cfs_rq(p);
10373
10374         if (task_on_rq_queued(p)) {
10375                 /*
10376                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10377                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10378                  * if we can still preempt the current task.
10379                  */
10380                 if (rq->curr == p)
10381                         resched_curr(rq);
10382                 else
10383                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10384         }
10385 }
10386
10387 /* Account for a task changing its policy or group.
10388  *
10389  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10390  * migrates between groups/classes.
10391  */
10392 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10393 {
10394         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10395
10396         for_each_sched_entity(se) {
10397                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10398
10399                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10400                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10401                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10402         }
10403 }
10404
10405 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10406 {
10407         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10408         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10409 #ifndef CONFIG_64BIT
10410         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10411 #endif
10412 #ifdef CONFIG_SMP
10413         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10414 #endif
10415 }
10416
10417 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10418 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10419 {
10420         struct sched_entity *se = &p->se;
10421
10422         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10423         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10424 }
10425
10426 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10427 {
10428         detach_task_cfs_rq(p);
10429         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10430
10431 #ifdef CONFIG_SMP
10432         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10433         p->se.avg.last_update_time = 0;
10434 #endif
10435         attach_task_cfs_rq(p);
10436 }
10437
10438 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10439 {
10440         switch (type) {
10441         case TASK_SET_GROUP:
10442                 task_set_group_fair(p);
10443                 break;
10444
10445         case TASK_MOVE_GROUP:
10446                 task_move_group_fair(p);
10447                 break;
10448         }
10449 }
10450
10451 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10452 {
10453         int i;
10454
10455         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10456
10457         for_each_possible_cpu(i) {
10458                 if (tg->cfs_rq)
10459                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10460                 if (tg->se)
10461                         kfree(tg->se[i]);
10462         }
10463
10464         kfree(tg->cfs_rq);
10465         kfree(tg->se);
10466 }
10467
10468 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10469 {
10470         struct sched_entity *se;
10471         struct cfs_rq *cfs_rq;
10472         int i;
10473
10474         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10475         if (!tg->cfs_rq)
10476                 goto err;
10477         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10478         if (!tg->se)
10479                 goto err;
10480
10481         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10482
10483         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10484
10485         for_each_possible_cpu(i) {
10486                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10487                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10488                 if (!cfs_rq)
10489                         goto err;
10490
10491                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10492                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10493                 if (!se)
10494                         goto err_free_rq;
10495
10496                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10497                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10498                 init_entity_runnable_average(se);
10499         }
10500
10501         return 1;
10502
10503 err_free_rq:
10504         kfree(cfs_rq);
10505 err:
10506         return 0;
10507 }
10508
10509 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10510 {
10511         struct sched_entity *se;
10512         struct rq *rq;
10513         int i;
10514
10515         for_each_possible_cpu(i) {
10516                 rq = cpu_rq(i);
10517                 se = tg->se[i];
10518
10519                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10520                 update_rq_clock(rq);
10521                 attach_entity_cfs_rq(se);
10522                 sync_throttle(tg, i);
10523                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10524         }
10525 }
10526
10527 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10528 {
10529         unsigned long flags;
10530         struct rq *rq;
10531         int cpu;
10532
10533         for_each_possible_cpu(cpu) {
10534                 if (tg->se[cpu])
10535                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10536
10537                 /*
10538                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10539                  * check on_list without danger of it being re-added.
10540                  */
10541                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10542                         continue;
10543
10544                 rq = cpu_rq(cpu);
10545
10546                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10547                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10548                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10549         }
10550 }
10551
10552 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10553                         struct sched_entity *se, int cpu,
10554                         struct sched_entity *parent)
10555 {
10556         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10557
10558         cfs_rq->tg = tg;
10559         cfs_rq->rq = rq;
10560         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10561
10562         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10563         tg->se[cpu] = se;
10564
10565         /* se could be NULL for root_task_group */
10566         if (!se)
10567                 return;
10568
10569         if (!parent) {
10570                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10571                 se->depth = 0;
10572         } else {
10573                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10574                 se->depth = parent->depth + 1;
10575         }
10576
10577         se->my_q = cfs_rq;
10578         /* guarantee group entities always have weight */
10579         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10580         se->parent = parent;
10581 }
10582
10583 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10584
10585 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10586 {
10587         int i;
10588
10589         /*
10590          * We can't change the weight of the root cgroup.
10591          */
10592         if (!tg->se[0])
10593                 return -EINVAL;
10594
10595         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10596
10597         mutex_lock(&shares_mutex);
10598         if (tg->shares == shares)
10599                 goto done;
10600
10601         tg->shares = shares;
10602         for_each_possible_cpu(i) {
10603                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10604                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10605                 struct rq_flags rf;
10606
10607                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10608                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10609                 update_rq_clock(rq);
10610                 for_each_sched_entity(se) {
10611                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10612                         update_cfs_group(se);
10613                 }
10614                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10615         }
10616
10617 done:
10618         mutex_unlock(&shares_mutex);
10619         return 0;
10620 }
10621 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10622
10623 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10624
10625 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10626 {
10627         return 1;
10628 }
10629
10630 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10631
10632 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10633
10634 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10635
10636
10637 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10638 {
10639         struct sched_entity *se = &task->se;
10640         unsigned int rr_interval = 0;
10641
10642         /*
10643          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10644          * idle runqueue:
10645          */
10646         if (rq->cfs.load.weight)
10647                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10648
10649         return rr_interval;
10650 }
10651
10652 /*
10653  * All the scheduling class methods:
10654  */
10655 const struct sched_class fair_sched_class = {
10656         .next                   = &idle_sched_class,
10657         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10658         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10659         .yield_task             = yield_task_fair,
10660         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10661
10662         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10663
10664         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10665         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10666
10667 #ifdef CONFIG_SMP
10668         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10669         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10670
10671         .rq_online              = rq_online_fair,
10672         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10673
10674         .task_dead              = task_dead_fair,
10675         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10676 #endif
10677
10678         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10679         .task_tick              = task_tick_fair,
10680         .task_fork              = task_fork_fair,
10681
10682         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10683         .switched_from          = switched_from_fair,
10684         .switched_to            = switched_to_fair,
10685
10686         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10687
10688         .update_curr            = update_curr_fair,
10689
10690 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10691         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10692 #endif
10693 };
10694
10695 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10696 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10697 {
10698         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10699
10700         rcu_read_lock();
10701         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10702                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10703         rcu_read_unlock();
10704 }
10705
10706 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10707 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10708 {
10709         int node;
10710         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10711
10712         for_each_online_node(node) {
10713                 if (p->numa_faults) {
10714                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10715                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10716                 }
10717                 if (p->numa_group) {
10718                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10719                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10720                 }
10721                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10722         }
10723 }
10724 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10725 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10726
10727 __init void init_sched_fair_class(void)
10728 {
10729 #ifdef CONFIG_SMP
10730         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10731
10732 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10733         nohz.next_balance = jiffies;
10734         nohz.next_blocked = jiffies;
10735         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10736 #endif
10737 #endif /* SMP */
10738
10739 }