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