Merge branch 'linux-4.19' of git://github.com/skeggsb/linux into drm-fixes
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
62 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
85 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97 #endif
98
99 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
100 /*
101  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
102  * each time a cfs_rq requests quota.
103  *
104  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
105  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
106  * we will always only issue the remaining available time.
107  *
108  * (default: 5 msec, units: microseconds)
109  */
110 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
111 #endif
112
113 /*
114  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
115  * util * margin < capacity * 1024
116  *
117  * (default: ~20%)
118  */
119 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
286 {
287         if (!cfs_rq->on_list) {
288                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
289                 int cpu = cpu_of(rq);
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases and a special case for the root
295                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
296                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
297                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
298                  */
299                 if (cfs_rq->tg->parent &&
300                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
301                         /*
302                          * If parent is already on the list, we add the child
303                          * just before. Thanks to circular linked property of
304                          * the list, this means to put the child at the tail
305                          * of the list that starts by parent.
306                          */
307                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
308                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
309                         /*
310                          * The branch is now connected to its tree so we can
311                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
312                          * list.
313                          */
314                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
315                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
316                         /*
317                          * cfs rq without parent should be put
318                          * at the tail of the list.
319                          */
320                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
321                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
322                         /*
323                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
324                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
325                          */
326                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
327                 } else {
328                         /*
329                          * The parent has not already been added so we want to
330                          * make sure that it will be put after us.
331                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
332                          * where we will add parent.
333                          */
334                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
335                                 rq->tmp_alone_branch);
336                         /*
337                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
338                          * of the branch
339                          */
340                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
341                 }
342
343                 cfs_rq->on_list = 1;
344         }
345 }
346
347 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
348 {
349         if (cfs_rq->on_list) {
350                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
351                 cfs_rq->on_list = 0;
352         }
353 }
354
355 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
356 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
357         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
358                                  leaf_cfs_rq_list)
359
360 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
361 static inline struct cfs_rq *
362 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
363 {
364         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
365                 return se->cfs_rq;
366
367         return NULL;
368 }
369
370 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
371 {
372         return se->parent;
373 }
374
375 static void
376 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
377 {
378         int se_depth, pse_depth;
379
380         /*
381          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
382          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
383          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
384          * parent.
385          */
386
387         /* First walk up until both entities are at same depth */
388         se_depth = (*se)->depth;
389         pse_depth = (*pse)->depth;
390
391         while (se_depth > pse_depth) {
392                 se_depth--;
393                 *se = parent_entity(*se);
394         }
395
396         while (pse_depth > se_depth) {
397                 pse_depth--;
398                 *pse = parent_entity(*pse);
399         }
400
401         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
402                 *se = parent_entity(*se);
403                 *pse = parent_entity(*pse);
404         }
405 }
406
407 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
408
409 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
410 {
411         return container_of(se, struct task_struct, se);
412 }
413
414 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
415 {
416         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
417 }
418
419
420 #define for_each_sched_entity(se) \
421                 for (; se; se = NULL)
422
423 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
424 {
425         return &task_rq(p)->cfs;
426 }
427
428 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
429 {
430         struct task_struct *p = task_of(se);
431         struct rq *rq = task_rq(p);
432
433         return &rq->cfs;
434 }
435
436 /* runqueue "owned" by this group */
437 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
438 {
439         return NULL;
440 }
441
442 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
443 {
444 }
445
446 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
447 {
448 }
449
450 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
451                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
452
453 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
454 {
455         return NULL;
456 }
457
458 static inline void
459 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
460 {
461 }
462
463 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
464
465 static __always_inline
466 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
467
468 /**************************************************************
469  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
470  */
471
472 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
473 {
474         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
475         if (delta > 0)
476                 max_vruntime = vruntime;
477
478         return max_vruntime;
479 }
480
481 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
482 {
483         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
484         if (delta < 0)
485                 min_vruntime = vruntime;
486
487         return min_vruntime;
488 }
489
490 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
491                                 struct sched_entity *b)
492 {
493         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
494 }
495
496 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
497 {
498         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
499         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
500
501         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
502
503         if (curr) {
504                 if (curr->on_rq)
505                         vruntime = curr->vruntime;
506                 else
507                         curr = NULL;
508         }
509
510         if (leftmost) { /* non-empty tree */
511                 struct sched_entity *se;
512                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
513
514                 if (!curr)
515                         vruntime = se->vruntime;
516                 else
517                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
518         }
519
520         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
521         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
522 #ifndef CONFIG_64BIT
523         smp_wmb();
524         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
525 #endif
526 }
527
528 /*
529  * Enqueue an entity into the rb-tree:
530  */
531 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
532 {
533         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
534         struct rb_node *parent = NULL;
535         struct sched_entity *entry;
536         bool leftmost = true;
537
538         /*
539          * Find the right place in the rbtree:
540          */
541         while (*link) {
542                 parent = *link;
543                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
544                 /*
545                  * We dont care about collisions. Nodes with
546                  * the same key stay together.
547                  */
548                 if (entity_before(se, entry)) {
549                         link = &parent->rb_left;
550                 } else {
551                         link = &parent->rb_right;
552                         leftmost = false;
553                 }
554         }
555
556         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
557         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
558                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
559 }
560
561 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
562 {
563         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
564 }
565
566 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
567 {
568         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
569
570         if (!left)
571                 return NULL;
572
573         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
574 }
575
576 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
577 {
578         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
579
580         if (!next)
581                 return NULL;
582
583         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
584 }
585
586 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
587 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
588 {
589         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
590
591         if (!last)
592                 return NULL;
593
594         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
595 }
596
597 /**************************************************************
598  * Scheduling class statistics methods:
599  */
600
601 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
602                 void __user *buffer, size_t *lenp,
603                 loff_t *ppos)
604 {
605         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
606         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
607
608         if (ret || !write)
609                 return ret;
610
611         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
612                                         sysctl_sched_min_granularity);
613
614 #define WRT_SYSCTL(name) \
615         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
616         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
617         WRT_SYSCTL(sched_latency);
618         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
619 #undef WRT_SYSCTL
620
621         return 0;
622 }
623 #endif
624
625 /*
626  * delta /= w
627  */
628 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
629 {
630         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
631                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
632
633         return delta;
634 }
635
636 /*
637  * The idea is to set a period in which each task runs once.
638  *
639  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
640  * this period because otherwise the slices get too small.
641  *
642  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
643  */
644 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
645 {
646         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
647                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
648         else
649                 return sysctl_sched_latency;
650 }
651
652 /*
653  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
654  * proportional to the weight.
655  *
656  * s = p*P[w/rw]
657  */
658 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
659 {
660         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
661
662         for_each_sched_entity(se) {
663                 struct load_weight *load;
664                 struct load_weight lw;
665
666                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
667                 load = &cfs_rq->load;
668
669                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
670                         lw = cfs_rq->load;
671
672                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
673                         load = &lw;
674                 }
675                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
676         }
677         return slice;
678 }
679
680 /*
681  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
682  *
683  * vs = s/w
684  */
685 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
686 {
687         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
688 }
689
690 #ifdef CONFIG_SMP
691 #include "pelt.h"
692 #include "sched-pelt.h"
693
694 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
695 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
696
697 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
698 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
699 {
700         struct sched_avg *sa = &se->avg;
701
702         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
703
704         /*
705          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
706          * they get a chance to stabilize to their real load level.
707          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
708          * nothing has been attached to the task group yet.
709          */
710         if (entity_is_task(se))
711                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
712
713         se->runnable_weight = se->load.weight;
714
715         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
716 }
717
718 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
719 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
720
721 /*
722  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
723  * based on the cfs_rq's current util_avg:
724  *
725  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
726  *
727  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
728  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
729  * as when the series is a harmonic series.
730  *
731  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
732  * only 1/2 of the left utilization budget:
733  *
734  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
735  *
736  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
737  *
738  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
739  * the beginning would be like:
740  *
741  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
742  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
743  *
744  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
745  * if util_avg > util_avg_cap.
746  */
747 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
748 {
749         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
750         struct sched_avg *sa = &se->avg;
751         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
752         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
753
754         if (cap > 0) {
755                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
756                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
757                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
758
759                         if (sa->util_avg > cap)
760                                 sa->util_avg = cap;
761                 } else {
762                         sa->util_avg = cap;
763                 }
764         }
765
766         if (entity_is_task(se)) {
767                 struct task_struct *p = task_of(se);
768                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
769                         /*
770                          * For !fair tasks do:
771                          *
772                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
773                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
774                         switched_from_fair(rq, p);
775                          *
776                          * such that the next switched_to_fair() has the
777                          * expected state.
778                          */
779                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
780                         return;
781                 }
782         }
783
784         attach_entity_cfs_rq(se);
785 }
786
787 #else /* !CONFIG_SMP */
788 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
789 {
790 }
791 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
792 {
793 }
794 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
795 {
796 }
797 #endif /* CONFIG_SMP */
798
799 /*
800  * Update the current task's runtime statistics.
801  */
802 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
803 {
804         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
805         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
806         u64 delta_exec;
807
808         if (unlikely(!curr))
809                 return;
810
811         delta_exec = now - curr->exec_start;
812         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
813                 return;
814
815         curr->exec_start = now;
816
817         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
818                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
819
820         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
821         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
822
823         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
824         update_min_vruntime(cfs_rq);
825
826         if (entity_is_task(curr)) {
827                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
828
829                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
830                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
831                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
832         }
833
834         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
835 }
836
837 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
838 {
839         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
840 }
841
842 static inline void
843 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
844 {
845         u64 wait_start, prev_wait_start;
846
847         if (!schedstat_enabled())
848                 return;
849
850         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
851         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
852
853         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
854             likely(wait_start > prev_wait_start))
855                 wait_start -= prev_wait_start;
856
857         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
858 }
859
860 static inline void
861 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
862 {
863         struct task_struct *p;
864         u64 delta;
865
866         if (!schedstat_enabled())
867                 return;
868
869         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
870
871         if (entity_is_task(se)) {
872                 p = task_of(se);
873                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
874                         /*
875                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
876                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
877                          * prior to migration.
878                          */
879                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
880                         return;
881                 }
882                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
883         }
884
885         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
886                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
887         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
888         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
889         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
890 }
891
892 static inline void
893 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         struct task_struct *tsk = NULL;
896         u64 sleep_start, block_start;
897
898         if (!schedstat_enabled())
899                 return;
900
901         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
902         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
903
904         if (entity_is_task(se))
905                 tsk = task_of(se);
906
907         if (sleep_start) {
908                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
909
910                 if ((s64)delta < 0)
911                         delta = 0;
912
913                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
914                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
915
916                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
917                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
918
919                 if (tsk) {
920                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
921                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
922                 }
923         }
924         if (block_start) {
925                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
926
927                 if ((s64)delta < 0)
928                         delta = 0;
929
930                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
931                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
932
933                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
934                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
935
936                 if (tsk) {
937                         if (tsk->in_iowait) {
938                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
939                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
940                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
941                         }
942
943                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
944
945                         /*
946                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
947                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
948                          * amount of time that the task spent sleeping:
949                          */
950                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
951                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
952                                                 (void *)get_wchan(tsk),
953                                                 delta >> 20);
954                         }
955                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
956                 }
957         }
958 }
959
960 /*
961  * Task is being enqueued - update stats:
962  */
963 static inline void
964 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
965 {
966         if (!schedstat_enabled())
967                 return;
968
969         /*
970          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
971          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
972          */
973         if (se != cfs_rq->curr)
974                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
975
976         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
977                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
978 }
979
980 static inline void
981 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
982 {
983
984         if (!schedstat_enabled())
985                 return;
986
987         /*
988          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
989          * waiting task:
990          */
991         if (se != cfs_rq->curr)
992                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
993
994         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
995                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
996
997                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
998                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
999                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1000                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1001                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1002                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1003         }
1004 }
1005
1006 /*
1007  * We are picking a new current task - update its stats:
1008  */
1009 static inline void
1010 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1011 {
1012         /*
1013          * We are starting a new run period:
1014          */
1015         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1016 }
1017
1018 /**************************************************
1019  * Scheduling class queueing methods:
1020  */
1021
1022 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1023 /*
1024  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1025  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1026  * numa_balancing_scan_size.
1027  */
1028 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1029 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1030
1031 /* Portion of address space to scan in MB */
1032 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1033
1034 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1035 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1036
1037 struct numa_group {
1038         atomic_t refcount;
1039
1040         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1041         int nr_tasks;
1042         pid_t gid;
1043         int active_nodes;
1044
1045         struct rcu_head rcu;
1046         unsigned long total_faults;
1047         unsigned long max_faults_cpu;
1048         /*
1049          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1050          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1051          * more by CPU use than by memory faults.
1052          */
1053         unsigned long *faults_cpu;
1054         unsigned long faults[0];
1055 };
1056
1057 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1058 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1059
1060 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1061 {
1062         unsigned long rss = 0;
1063         unsigned long nr_scan_pages;
1064
1065         /*
1066          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1067          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1068          * on resident pages
1069          */
1070         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1071         rss = get_mm_rss(p->mm);
1072         if (!rss)
1073                 rss = nr_scan_pages;
1074
1075         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1076         return rss / nr_scan_pages;
1077 }
1078
1079 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1080 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1081
1082 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1083 {
1084         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1085         unsigned int scan, floor;
1086         unsigned int windows = 1;
1087
1088         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1089                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1090         floor = 1000 / windows;
1091
1092         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1093         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1094 }
1095
1096 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1097 {
1098         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1099         unsigned long period = smin;
1100
1101         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1102         if (p->numa_group) {
1103                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1104                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1105                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1106
1107                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1108                 period *= shared + 1;
1109                 period /= private + shared + 1;
1110         }
1111
1112         return max(smin, period);
1113 }
1114
1115 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1116 {
1117         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1118         unsigned long smax;
1119
1120         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1121         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1122
1123         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1124         if (p->numa_group) {
1125                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1126                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1127                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1128                 unsigned long period = smax;
1129
1130                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1131                 period *= shared + 1;
1132                 period /= private + shared + 1;
1133
1134                 smax = max(smax, period);
1135         }
1136
1137         return max(smin, smax);
1138 }
1139
1140 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1141 {
1142         int mm_users = 0;
1143         struct mm_struct *mm = p->mm;
1144
1145         if (mm) {
1146                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1147                 if (mm_users == 1) {
1148                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1149                         mm->numa_scan_seq = 0;
1150                 }
1151         }
1152         p->node_stamp                   = 0;
1153         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1154         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1155         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1156         p->numa_faults                  = NULL;
1157         p->numa_group                   = NULL;
1158         p->last_task_numa_placement     = 0;
1159         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1160
1161         /* New address space, reset the preferred nid */
1162         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1163                 p->numa_preferred_nid = -1;
1164                 return;
1165         }
1166
1167         /*
1168          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1169          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1170          */
1171         if (mm) {
1172                 unsigned int delay;
1173
1174                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1175                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1176                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1177                 p->node_stamp = delay;
1178         }
1179 }
1180
1181 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1182 {
1183         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1184         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1185 }
1186
1187 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1188 {
1189         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1190         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1191 }
1192
1193 /* Shared or private faults. */
1194 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1195
1196 /* Memory and CPU locality */
1197 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1198
1199 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1200 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1201
1202 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1203 {
1204         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1205 }
1206
1207 /*
1208  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1209  * occupy the first half of the array. The second half of the
1210  * array is for current counters, which are averaged into the
1211  * first set by task_numa_placement.
1212  */
1213 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1214 {
1215         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1216 }
1217
1218 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1219 {
1220         if (!p->numa_faults)
1221                 return 0;
1222
1223         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1224                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1225 }
1226
1227 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1228 {
1229         if (!p->numa_group)
1230                 return 0;
1231
1232         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1233                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1234 }
1235
1236 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1237 {
1238         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1239                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1240 }
1241
1242 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1243 {
1244         unsigned long faults = 0;
1245         int node;
1246
1247         for_each_online_node(node) {
1248                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1249         }
1250
1251         return faults;
1252 }
1253
1254 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1255 {
1256         unsigned long faults = 0;
1257         int node;
1258
1259         for_each_online_node(node) {
1260                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1261         }
1262
1263         return faults;
1264 }
1265
1266 /*
1267  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1268  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1269  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1270  */
1271 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1272
1273 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1274 {
1275         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1276 }
1277
1278 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1279 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1280                                         int maxdist, bool task)
1281 {
1282         unsigned long score = 0;
1283         int node;
1284
1285         /*
1286          * All nodes are directly connected, and the same distance
1287          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1288          */
1289         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1290                 return 0;
1291
1292         /*
1293          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1294          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1295          */
1296         for_each_online_node(node) {
1297                 unsigned long faults;
1298                 int dist = node_distance(nid, node);
1299
1300                 /*
1301                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1302                  * for placement; nid was already counted.
1303                  */
1304                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1305                         continue;
1306
1307                 /*
1308                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1309                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1310                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1311                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1312                  * of each group. Skip other nodes.
1313                  */
1314                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1315                                         dist >= maxdist)
1316                         continue;
1317
1318                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1319                 if (task)
1320                         faults = task_faults(p, node);
1321                 else
1322                         faults = group_faults(p, node);
1323
1324                 /*
1325                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1326                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1327                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1328                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1329                  * The further away a node is, the less the faults count.
1330                  * This seems to result in good task placement.
1331                  */
1332                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1333                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1334                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1335                 }
1336
1337                 score += faults;
1338         }
1339
1340         return score;
1341 }
1342
1343 /*
1344  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1345  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1346  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1347  * evenly spread out between numa nodes.
1348  */
1349 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1350                                         int dist)
1351 {
1352         unsigned long faults, total_faults;
1353
1354         if (!p->numa_faults)
1355                 return 0;
1356
1357         total_faults = p->total_numa_faults;
1358
1359         if (!total_faults)
1360                 return 0;
1361
1362         faults = task_faults(p, nid);
1363         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1364
1365         return 1000 * faults / total_faults;
1366 }
1367
1368 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1369                                          int dist)
1370 {
1371         unsigned long faults, total_faults;
1372
1373         if (!p->numa_group)
1374                 return 0;
1375
1376         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1377
1378         if (!total_faults)
1379                 return 0;
1380
1381         faults = group_faults(p, nid);
1382         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1383
1384         return 1000 * faults / total_faults;
1385 }
1386
1387 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1388                                 int src_nid, int dst_cpu)
1389 {
1390         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1391         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1392         int last_cpupid, this_cpupid;
1393
1394         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1395         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1396
1397         /*
1398          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1399          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1400          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1401          * executed below.
1402          */
1403         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1404             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1405                 return true;
1406
1407         /*
1408          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1409          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1410          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1411          *
1412          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1413          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1414          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1415          *
1416          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1417          * same result twice in a row, given these samples are fully
1418          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1419          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1420          *
1421          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1422          * act on an unlikely task<->page relation.
1423          */
1424         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1425                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1426                 return false;
1427
1428         /* Always allow migrate on private faults */
1429         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1430                 return true;
1431
1432         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1433         if (!ng)
1434                 return true;
1435
1436         /*
1437          * Destination node is much more heavily used than the source
1438          * node? Allow migration.
1439          */
1440         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1441                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1442                 return true;
1443
1444         /*
1445          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1446          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1447          *
1448          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1449          * --------------- * - > ---------------
1450          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1451          */
1452         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1453                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1454 }
1455
1456 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1457 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1458 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1459 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1460
1461 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1462 struct numa_stats {
1463         unsigned long load;
1464
1465         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1466         unsigned long compute_capacity;
1467
1468         unsigned int nr_running;
1469 };
1470
1471 /*
1472  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1473  */
1474 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1475 {
1476         int smt, cpu, cpus = 0;
1477         unsigned long capacity;
1478
1479         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1480         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1481                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1482
1483                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1484                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1485                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1486
1487                 cpus++;
1488         }
1489
1490         /*
1491          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1492          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1493          * not find this node attractive.
1494          *
1495          * We'll detect a huge imbalance and bail there.
1496          */
1497         if (!cpus)
1498                 return;
1499
1500         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1501         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1502         capacity = cpus / smt; /* cores */
1503
1504         capacity = min_t(unsigned, capacity,
1505                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1506 }
1507
1508 struct task_numa_env {
1509         struct task_struct *p;
1510
1511         int src_cpu, src_nid;
1512         int dst_cpu, dst_nid;
1513
1514         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1515
1516         int imbalance_pct;
1517         int dist;
1518
1519         struct task_struct *best_task;
1520         long best_imp;
1521         int best_cpu;
1522 };
1523
1524 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1525                              struct task_struct *p, long imp)
1526 {
1527         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1528
1529         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1530         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1531                 return;
1532
1533         /*
1534          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1535          * found a better CPU to move/swap.
1536          */
1537         if (env->best_cpu != -1) {
1538                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1539                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1540         }
1541
1542         if (env->best_task)
1543                 put_task_struct(env->best_task);
1544         if (p)
1545                 get_task_struct(p);
1546
1547         env->best_task = p;
1548         env->best_imp = imp;
1549         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1550 }
1551
1552 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1553                                 struct task_numa_env *env)
1554 {
1555         long imb, old_imb;
1556         long orig_src_load, orig_dst_load;
1557         long src_capacity, dst_capacity;
1558
1559         /*
1560          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1561          *
1562          * src_load        dst_load
1563          * ------------ vs ---------
1564          * src_capacity    dst_capacity
1565          */
1566         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1567         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1568
1569         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1570
1571         orig_src_load = env->src_stats.load;
1572         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1573
1574         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1575
1576         /* Would this change make things worse? */
1577         return (imb > old_imb);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1582  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1583  * Used to deter task migration.
1584  */
1585 #define SMALLIMP        30
1586
1587 /*
1588  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1589  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1590  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1591  * be exchanged with the source task
1592  */
1593 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1594                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1595 {
1596         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1597         struct task_struct *cur;
1598         long src_load, dst_load;
1599         long load;
1600         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1601         long moveimp = imp;
1602         int dist = env->dist;
1603
1604         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1605                 return;
1606
1607         rcu_read_lock();
1608         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1609         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1610                 cur = NULL;
1611
1612         /*
1613          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1614          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1615          */
1616         if (cur == env->p)
1617                 goto unlock;
1618
1619         if (!cur) {
1620                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1621                         goto assign;
1622                 else
1623                         goto unlock;
1624         }
1625
1626         /*
1627          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1628          * source and destination node. Calculate the total differential for
1629          * the source task and potential destination task. The more negative
1630          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1631          * be incurred if the tasks were swapped.
1632          */
1633         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1634         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1635                 goto unlock;
1636
1637         /*
1638          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1639          * in any group then look only at task weights.
1640          */
1641         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1642                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1643                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1644                 /*
1645                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1646                  * tasks within a group over tiny differences.
1647                  */
1648                 if (cur->numa_group)
1649                         imp -= imp / 16;
1650         } else {
1651                 /*
1652                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1653                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1654                  */
1655                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1656                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1657                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1658                 else
1659                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1660                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1661         }
1662
1663         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1664                 imp = moveimp;
1665                 cur = NULL;
1666                 goto assign;
1667         }
1668
1669         /*
1670          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1671          * task migration might only result in ping pong
1672          * of tasks and also hurt performance due to cache
1673          * misses.
1674          */
1675         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1676                 goto unlock;
1677
1678         /*
1679          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1680          */
1681         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1682         if (!load)
1683                 goto assign;
1684
1685         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1686         src_load = env->src_stats.load - load;
1687
1688         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1689                 goto unlock;
1690
1691 assign:
1692         /*
1693          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1694          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1695          */
1696         if (!cur) {
1697                 /*
1698                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1699                  * can be used from IRQ context.
1700                  */
1701                 local_irq_disable();
1702                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1703                                                    env->dst_cpu);
1704                 local_irq_enable();
1705         }
1706
1707         task_numa_assign(env, cur, imp);
1708 unlock:
1709         rcu_read_unlock();
1710 }
1711
1712 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1713                                 long taskimp, long groupimp)
1714 {
1715         long src_load, dst_load, load;
1716         bool maymove = false;
1717         int cpu;
1718
1719         load = task_h_load(env->p);
1720         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1721         src_load = env->src_stats.load - load;
1722
1723         /*
1724          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1725          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1726          */
1727         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1728
1729         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1730                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1731                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1732                         continue;
1733
1734                 env->dst_cpu = cpu;
1735                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1736         }
1737 }
1738
1739 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1740 {
1741         struct task_numa_env env = {
1742                 .p = p,
1743
1744                 .src_cpu = task_cpu(p),
1745                 .src_nid = task_node(p),
1746
1747                 .imbalance_pct = 112,
1748
1749                 .best_task = NULL,
1750                 .best_imp = 0,
1751                 .best_cpu = -1,
1752         };
1753         struct sched_domain *sd;
1754         struct rq *best_rq;
1755         unsigned long taskweight, groupweight;
1756         int nid, ret, dist;
1757         long taskimp, groupimp;
1758
1759         /*
1760          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1761          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1762          *
1763          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1764          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1765          * to satisfy here.
1766          */
1767         rcu_read_lock();
1768         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1769         if (sd)
1770                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1771         rcu_read_unlock();
1772
1773         /*
1774          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1775          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1776          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1777          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1778          */
1779         if (unlikely(!sd)) {
1780                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1781                 return -EINVAL;
1782         }
1783
1784         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1785         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1786         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1787         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1788         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1789         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1790         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1791         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1792
1793         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1794         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1795
1796         /*
1797          * Look at other nodes in these cases:
1798          * - there is no space available on the preferred_nid
1799          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1800          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1801          *   we need to check other locations.
1802          */
1803         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1804                 for_each_online_node(nid) {
1805                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1806                                 continue;
1807
1808                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1809                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1810                                                 dist != env.dist) {
1811                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1812                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1813                         }
1814
1815                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1816                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1817                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1818                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1819                                 continue;
1820
1821                         env.dist = dist;
1822                         env.dst_nid = nid;
1823                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1824                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1825                 }
1826         }
1827
1828         /*
1829          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1830          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1831          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1832          * settle down.
1833          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1834          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1835          */
1836         if (p->numa_group) {
1837                 if (env.best_cpu == -1)
1838                         nid = env.src_nid;
1839                 else
1840                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1841
1842                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1843                         sched_setnuma(p, nid);
1844         }
1845
1846         /* No better CPU than the current one was found. */
1847         if (env.best_cpu == -1)
1848                 return -EAGAIN;
1849
1850         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1851         if (env.best_task == NULL) {
1852                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1853                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1854                 if (ret != 0)
1855                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1856                 return ret;
1857         }
1858
1859         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1860         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1861
1862         if (ret != 0)
1863                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1864         put_task_struct(env.best_task);
1865         return ret;
1866 }
1867
1868 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1869 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1870 {
1871         unsigned long interval = HZ;
1872
1873         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1874         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1875                 return;
1876
1877         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1878         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1879         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1880
1881         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1882         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1883                 return;
1884
1885         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1886         task_numa_migrate(p);
1887 }
1888
1889 /*
1890  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1891  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1892  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1893  * located.
1894  */
1895 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1896 {
1897         unsigned long faults, max_faults = 0;
1898         int nid, active_nodes = 0;
1899
1900         for_each_online_node(nid) {
1901                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1902                 if (faults > max_faults)
1903                         max_faults = faults;
1904         }
1905
1906         for_each_online_node(nid) {
1907                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1908                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1909                         active_nodes++;
1910         }
1911
1912         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1913         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1918  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1919  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1920  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1921  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1922  */
1923 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1924 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1925
1926 /*
1927  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1928  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1929  * the page accesses are shared with other processes.
1930  * Otherwise, decrease the scan period.
1931  */
1932 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1933                         unsigned long shared, unsigned long private)
1934 {
1935         unsigned int period_slot;
1936         int lr_ratio, ps_ratio;
1937         int diff;
1938
1939         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1940         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1941
1942         /*
1943          * If there were no record hinting faults then either the task is
1944          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1945          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1946          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1947          * node is overloaded. In either case, scan slower
1948          */
1949         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1950                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1951                         p->numa_scan_period << 1);
1952
1953                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1954                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1955
1956                 return;
1957         }
1958
1959         /*
1960          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1961          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1962          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1963          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1964          */
1965         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1966         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1967         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1968
1969         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1970                 /*
1971                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1972                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1973                  */
1974                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1975                 if (!slot)
1976                         slot = 1;
1977                 diff = slot * period_slot;
1978         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1979                 /*
1980                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1981                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1982                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1983                  */
1984                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1985                 if (!slot)
1986                         slot = 1;
1987                 diff = slot * period_slot;
1988         } else {
1989                 /*
1990                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1991                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1992                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1993                  */
1994                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1995                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1996         }
1997
1998         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1999                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2000         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2001 }
2002
2003 /*
2004  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2005  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2006  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2007  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2008  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2009  */
2010 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2011 {
2012         u64 runtime, delta, now;
2013         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2014         now = p->se.exec_start;
2015         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2016
2017         if (p->last_task_numa_placement) {
2018                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2019                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2020         } else {
2021                 delta = p->se.avg.load_sum;
2022                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2023         }
2024
2025         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2026         p->last_task_numa_placement = now;
2027
2028         return delta;
2029 }
2030
2031 /*
2032  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2033  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2034  * otherwise workloads might not converge.
2035  */
2036 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2037 {
2038         nodemask_t nodes;
2039         int dist;
2040
2041         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2042         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2043                 return nid;
2044
2045         /*
2046          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2047          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2048          * both the node itself, and on nearby nodes.
2049          */
2050         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2051                 unsigned long score, max_score = 0;
2052                 int node, max_node = nid;
2053
2054                 dist = sched_max_numa_distance;
2055
2056                 for_each_online_node(node) {
2057                         score = group_weight(p, node, dist);
2058                         if (score > max_score) {
2059                                 max_score = score;
2060                                 max_node = node;
2061                         }
2062                 }
2063                 return max_node;
2064         }
2065
2066         /*
2067          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2068          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2069          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2070          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2071          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2072          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2073          * keep the complexity of the search down.
2074          */
2075         nodes = node_online_map;
2076         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2077                 unsigned long max_faults = 0;
2078                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2079                 int a, b;
2080
2081                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2082                 if (!find_numa_distance(dist))
2083                         continue;
2084
2085                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2086                         unsigned long faults = 0;
2087                         nodemask_t this_group;
2088                         nodes_clear(this_group);
2089
2090                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2091                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2092                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2093                                         faults += group_faults(p, b);
2094                                         node_set(b, this_group);
2095                                         node_clear(b, nodes);
2096                                 }
2097                         }
2098
2099                         /* Remember the top group. */
2100                         if (faults > max_faults) {
2101                                 max_faults = faults;
2102                                 max_group = this_group;
2103                                 /*
2104                                  * subtle: at the smallest distance there is
2105                                  * just one node left in each "group", the
2106                                  * winner is the preferred nid.
2107                                  */
2108                                 nid = a;
2109                         }
2110                 }
2111                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2112                 if (!max_faults)
2113                         break;
2114                 nodes = max_group;
2115         }
2116         return nid;
2117 }
2118
2119 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2120 {
2121         int seq, nid, max_nid = -1;
2122         unsigned long max_faults = 0;
2123         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2124         unsigned long total_faults;
2125         u64 runtime, period;
2126         spinlock_t *group_lock = NULL;
2127
2128         /*
2129          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2130          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2131          * that the field is read in a single access:
2132          */
2133         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2134         if (p->numa_scan_seq == seq)
2135                 return;
2136         p->numa_scan_seq = seq;
2137         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2138
2139         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2140                        p->numa_faults_locality[1];
2141         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2142
2143         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2144         if (p->numa_group) {
2145                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2146                 spin_lock_irq(group_lock);
2147         }
2148
2149         /* Find the node with the highest number of faults */
2150         for_each_online_node(nid) {
2151                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2152                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2153                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2154                 int priv;
2155
2156                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2157                         long diff, f_diff, f_weight;
2158
2159                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2160                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2161                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2162                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2163
2164                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2165                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2166                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2167                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2168
2169                         /*
2170                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2171                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2172                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2173                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2174                          * faults are less important.
2175                          */
2176                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2177                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2178                                    (total_faults + 1);
2179                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2180                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2181
2182                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2183                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2184                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2185                         p->total_numa_faults += diff;
2186                         if (p->numa_group) {
2187                                 /*
2188                                  * safe because we can only change our own group
2189                                  *
2190                                  * mem_idx represents the offset for a given
2191                                  * nid and priv in a specific region because it
2192                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2193                                  */
2194                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2195                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2196                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2197                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2198                         }
2199                 }
2200
2201                 if (!p->numa_group) {
2202                         if (faults > max_faults) {
2203                                 max_faults = faults;
2204                                 max_nid = nid;
2205                         }
2206                 } else if (group_faults > max_faults) {
2207                         max_faults = group_faults;
2208                         max_nid = nid;
2209                 }
2210         }
2211
2212         if (p->numa_group) {
2213                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2214                 spin_unlock_irq(group_lock);
2215                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2216         }
2217
2218         if (max_faults) {
2219                 /* Set the new preferred node */
2220                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2221                         sched_setnuma(p, max_nid);
2222         }
2223
2224         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2225 }
2226
2227 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2228 {
2229         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2230 }
2231
2232 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2233 {
2234         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2235                 kfree_rcu(grp, rcu);
2236 }
2237
2238 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2239                         int *priv)
2240 {
2241         struct numa_group *grp, *my_grp;
2242         struct task_struct *tsk;
2243         bool join = false;
2244         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2245         int i;
2246
2247         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2248                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2249                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2250
2251                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2252                 if (!grp)
2253                         return;
2254
2255                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2256                 grp->active_nodes = 1;
2257                 grp->max_faults_cpu = 0;
2258                 spin_lock_init(&grp->lock);
2259                 grp->gid = p->pid;
2260                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2261                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2262                                                 nr_node_ids;
2263
2264                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2265                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2266
2267                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2268
2269                 grp->nr_tasks++;
2270                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2271         }
2272
2273         rcu_read_lock();
2274         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2275
2276         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2277                 goto no_join;
2278
2279         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2280         if (!grp)
2281                 goto no_join;
2282
2283         my_grp = p->numa_group;
2284         if (grp == my_grp)
2285                 goto no_join;
2286
2287         /*
2288          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2289          * the other task will join us.
2290          */
2291         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2292                 goto no_join;
2293
2294         /*
2295          * Tie-break on the grp address.
2296          */
2297         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2298                 goto no_join;
2299
2300         /* Always join threads in the same process. */
2301         if (tsk->mm == current->mm)
2302                 join = true;
2303
2304         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2305         if (flags & TNF_SHARED)
2306                 join = true;
2307
2308         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2309         *priv = !join;
2310
2311         if (join && !get_numa_group(grp))
2312                 goto no_join;
2313
2314         rcu_read_unlock();
2315
2316         if (!join)
2317                 return;
2318
2319         BUG_ON(irqs_disabled());
2320         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2321
2322         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2323                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2324                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2325         }
2326         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2327         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2328
2329         my_grp->nr_tasks--;
2330         grp->nr_tasks++;
2331
2332         spin_unlock(&my_grp->lock);
2333         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2334
2335         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2336
2337         put_numa_group(my_grp);
2338         return;
2339
2340 no_join:
2341         rcu_read_unlock();
2342         return;
2343 }
2344
2345 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2346 {
2347         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2348         void *numa_faults = p->numa_faults;
2349         unsigned long flags;
2350         int i;
2351
2352         if (grp) {
2353                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2354                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2355                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2356                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2357
2358                 grp->nr_tasks--;
2359                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2360                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2361                 put_numa_group(grp);
2362         }
2363
2364         p->numa_faults = NULL;
2365         kfree(numa_faults);
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2370  */
2371 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2372 {
2373         struct task_struct *p = current;
2374         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2375         int cpu_node = task_node(current);
2376         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2377         struct numa_group *ng;
2378         int priv;
2379
2380         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2381                 return;
2382
2383         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2384         if (!p->mm)
2385                 return;
2386
2387         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2388         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2389                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2390                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2391
2392                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2393                 if (!p->numa_faults)
2394                         return;
2395
2396                 p->total_numa_faults = 0;
2397                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2398         }
2399
2400         /*
2401          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2402          * to be private if the accessing pid has not changed
2403          */
2404         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2405                 priv = 1;
2406         } else {
2407                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2408                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2409                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2410         }
2411
2412         /*
2413          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2414          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2415          * actively using should be counted as local. This allows the
2416          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2417          */
2418         ng = p->numa_group;
2419         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2420                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2421                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2422                 local = 1;
2423
2424         /*
2425          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2426          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2427          */
2428         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2429                 task_numa_placement(p);
2430                 numa_migrate_preferred(p);
2431         }
2432
2433         if (migrated)
2434                 p->numa_pages_migrated += pages;
2435         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2436                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2437
2438         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2439         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2440         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2441 }
2442
2443 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2444 {
2445         /*
2446          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2447          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2448          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2449          * much of an issue though, since this is just used for
2450          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2451          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2452          */
2453         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2454         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2455 }
2456
2457 /*
2458  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2459  * Triggered from task_tick_numa().
2460  */
2461 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2462 {
2463         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2464         struct task_struct *p = current;
2465         struct mm_struct *mm = p->mm;
2466         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2467         struct vm_area_struct *vma;
2468         unsigned long start, end;
2469         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2470         long pages, virtpages;
2471
2472         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2473
2474         work->next = work; /* protect against double add */
2475         /*
2476          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2477          *
2478          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2479          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2480          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2481          * work.
2482          */
2483         if (p->flags & PF_EXITING)
2484                 return;
2485
2486         if (!mm->numa_next_scan) {
2487                 mm->numa_next_scan = now +
2488                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2489         }
2490
2491         /*
2492          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2493          */
2494         migrate = mm->numa_next_scan;
2495         if (time_before(now, migrate))
2496                 return;
2497
2498         if (p->numa_scan_period == 0) {
2499                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2500                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2501         }
2502
2503         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2504         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2505                 return;
2506
2507         /*
2508          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2509          * the next time around.
2510          */
2511         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2512
2513         start = mm->numa_scan_offset;
2514         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2515         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2516         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2517         if (!pages)
2518                 return;
2519
2520
2521         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2522                 return;
2523         vma = find_vma(mm, start);
2524         if (!vma) {
2525                 reset_ptenuma_scan(p);
2526                 start = 0;
2527                 vma = mm->mmap;
2528         }
2529         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2530                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2531                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2532                         continue;
2533                 }
2534
2535                 /*
2536                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2537                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2538                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2539                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2540                  */
2541                 if (!vma->vm_mm ||
2542                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2543                         continue;
2544
2545                 /*
2546                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2547                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2548                  */
2549                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2550                         continue;
2551
2552                 do {
2553                         start = max(start, vma->vm_start);
2554                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2555                         end = min(end, vma->vm_end);
2556                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2557
2558                         /*
2559                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2560                          * hpages that have at least one present PTE that
2561                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2562                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2563                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2564                          * areas faster.
2565                          */
2566                         if (nr_pte_updates)
2567                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2568                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2569
2570                         start = end;
2571                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2572                                 goto out;
2573
2574                         cond_resched();
2575                 } while (end != vma->vm_end);
2576         }
2577
2578 out:
2579         /*
2580          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2581          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2582          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2583          * scanner to the start so check it now.
2584          */
2585         if (vma)
2586                 mm->numa_scan_offset = start;
2587         else
2588                 reset_ptenuma_scan(p);
2589         up_read(&mm->mmap_sem);
2590
2591         /*
2592          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2593          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2594          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2595          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2596          */
2597         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2598                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2599                 p->node_stamp += 32 * diff;
2600         }
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Drive the periodic memory faults..
2605  */
2606 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2607 {
2608         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2609         u64 period, now;
2610
2611         /*
2612          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2613          */
2614         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2615                 return;
2616
2617         /*
2618          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2619          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2620          * task needs to have done some actual work before we bother with
2621          * NUMA placement.
2622          */
2623         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2624         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2625
2626         if (now > curr->node_stamp + period) {
2627                 if (!curr->node_stamp)
2628                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2629                 curr->node_stamp += period;
2630
2631                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2632                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2633                         task_work_add(curr, work, true);
2634                 }
2635         }
2636 }
2637
2638 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2639 {
2640         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2641         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2642
2643         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2644                 return;
2645
2646         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2647                 return;
2648
2649         if (src_nid == dst_nid)
2650                 return;
2651
2652         /*
2653          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2654          * has completed. This is most likely due to a new task that
2655          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2656          */
2657         if (p->numa_scan_seq) {
2658                 /*
2659                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2660                  * node or if the task was not previously running on
2661                  * the preferred node.
2662                  */
2663                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2664                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2665                         return;
2666         }
2667
2668         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2669 }
2670
2671 #else
2672 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2673 {
2674 }
2675
2676 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2677 {
2678 }
2679
2680 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2681 {
2682 }
2683
2684 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2685 {
2686 }
2687
2688 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2689
2690 static void
2691 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2692 {
2693         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2694         if (!parent_entity(se))
2695                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2696 #ifdef CONFIG_SMP
2697         if (entity_is_task(se)) {
2698                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2699
2700                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2701                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2702         }
2703 #endif
2704         cfs_rq->nr_running++;
2705 }
2706
2707 static void
2708 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2709 {
2710         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2711         if (!parent_entity(se))
2712                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2713 #ifdef CONFIG_SMP
2714         if (entity_is_task(se)) {
2715                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2716                 list_del_init(&se->group_node);
2717         }
2718 #endif
2719         cfs_rq->nr_running--;
2720 }
2721
2722 /*
2723  * Signed add and clamp on underflow.
2724  *
2725  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2726  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2727  * values.
2728  */
2729 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2730         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2731         typeof(_val) val = (_val);                              \
2732         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2733                                                                 \
2734         res = var + val;                                        \
2735                                                                 \
2736         if (val < 0 && res > var)                               \
2737                 res = 0;                                        \
2738                                                                 \
2739         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2740 } while (0)
2741
2742 /*
2743  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2744  *
2745  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2746  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2747  * values.
2748  */
2749 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2750         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2751         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2752         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2753         res = var - val;                                        \
2754         if (res > var)                                          \
2755                 res = 0;                                        \
2756         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2757 } while (0)
2758
2759 #ifdef CONFIG_SMP
2760 static inline void
2761 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2762 {
2763         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2764
2765         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2766         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2767 }
2768
2769 static inline void
2770 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2771 {
2772         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2773
2774         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2775         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2776                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2777 }
2778
2779 static inline void
2780 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2781 {
2782         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2783         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2784 }
2785
2786 static inline void
2787 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2788 {
2789         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2791 }
2792 #else
2793 static inline void
2794 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2795 static inline void
2796 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2797 static inline void
2798 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2799 static inline void
2800 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2801 #endif
2802
2803 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2804                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2805 {
2806         if (se->on_rq) {
2807                 /* commit outstanding execution time */
2808                 if (cfs_rq->curr == se)
2809                         update_curr(cfs_rq);
2810                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2811                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2812         }
2813         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2814
2815         se->runnable_weight = runnable;
2816         update_load_set(&se->load, weight);
2817
2818 #ifdef CONFIG_SMP
2819         do {
2820                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2821
2822                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2823                 se->avg.runnable_load_avg =
2824                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2825         } while (0);
2826 #endif
2827
2828         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2829         if (se->on_rq) {
2830                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2831                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2832         }
2833 }
2834
2835 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2836 {
2837         struct sched_entity *se = &p->se;
2838         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2839         struct load_weight *load = &se->load;
2840         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2841
2842         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2843         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2844 }
2845
2846 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2847 #ifdef CONFIG_SMP
2848 /*
2849  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2850  * global sum we all love to hate.
2851  *
2852  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2853  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2854  *
2855  *                     tg->weight * grq->load.weight
2856  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2857  *                        \Sum grq->load.weight
2858  *
2859  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2860  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2861  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2862  *
2863  * So instead of the above, we substitute:
2864  *
2865  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2866  *
2867  * which yields the following:
2868  *
2869  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2870  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2871  *                              tg->load_avg
2872  *
2873  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2874  *
2875  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2876  *
2877  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2878  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2879  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2880  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2881  * yielding bad latency etc..
2882  *
2883  * Now, in that special case (1) reduces to:
2884  *
2885  *                     tg->weight * grq->load.weight
2886  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2887  *                          grp->load.weight
2888  *
2889  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2890  *
2891  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2892  * UP case, like:
2893  *
2894  *   ge->load.weight =
2895  *
2896  *              tg->weight * grq->load.weight
2897  *     ---------------------------------------------------         (5)
2898  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2899  *
2900  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2901  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2902  *
2903  *
2904  *                     tg->weight * grq->load.weight
2905  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2906  *                              tg_load_avg'
2907  *
2908  * Where:
2909  *
2910  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2911  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2912  *
2913  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2914  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2915  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2916  *
2917  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2918  *
2919  * hence icky!
2920  */
2921 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2922 {
2923         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2924         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2925
2926         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2927
2928         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2929
2930         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2931
2932         /* Ensure tg_weight >= load */
2933         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2934         tg_weight += load;
2935
2936         shares = (tg_shares * load);
2937         if (tg_weight)
2938                 shares /= tg_weight;
2939
2940         /*
2941          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2942          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2943          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2944          * the group on a CPU.
2945          *
2946          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2947          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2948          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2949          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2950          * instead of 0.
2951          */
2952         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2953 }
2954
2955 /*
2956  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2957  * the group entity weight calculated above.
2958  *
2959  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2960  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2961  * does not represent the runnable weight.
2962  *
2963  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2964  * runqueue:
2965  *
2966  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2967  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2968  *                                               grq->avg.load_avg
2969  *
2970  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2971  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2972  *
2973  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2974  *
2975  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2976  *              -----------------------------------------------------   (8)
2977  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2978  *
2979  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2980  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2981  */
2982 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2983 {
2984         long runnable, load_avg;
2985
2986         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2987                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2988
2989         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2990                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2991
2992         runnable *= shares;
2993         if (load_avg)
2994                 runnable /= load_avg;
2995
2996         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2997 }
2998 #endif /* CONFIG_SMP */
2999
3000 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3001
3002 /*
3003  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3004  * runqueue.
3005  */
3006 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3007 {
3008         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3009         long shares, runnable;
3010
3011         if (!gcfs_rq)
3012                 return;
3013
3014         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3015                 return;
3016
3017 #ifndef CONFIG_SMP
3018         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3019
3020         if (likely(se->load.weight == shares))
3021                 return;
3022 #else
3023         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3024         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3025 #endif
3026
3027         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3028 }
3029
3030 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3031 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3032 {
3033 }
3034 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3035
3036 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3037 {
3038         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3039
3040         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3041                 /*
3042                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3043                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3044                  * a real problem.
3045                  *
3046                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3047                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3048                  * number include things like RT tasks.
3049                  *
3050                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3051                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3052                  *
3053                  * See cpu_util().
3054                  */
3055                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3056         }
3057 }
3058
3059 #ifdef CONFIG_SMP
3060 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3061 /**
3062  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3063  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3064  * @force: update regardless of how small the difference
3065  *
3066  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3067  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3068  * considerations.
3069  *
3070  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3071  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3072  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3073  *
3074  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3075  */
3076 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3077 {
3078         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3079
3080         /*
3081          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3082          */
3083         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3084                 return;
3085
3086         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3087                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3088                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3089         }
3090 }
3091
3092 /*
3093  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3094  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3095  * including the state of rq->lock, should be made.
3096  */
3097 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3098                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3099 {
3100         u64 p_last_update_time;
3101         u64 n_last_update_time;
3102
3103         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3104                 return;
3105
3106         /*
3107          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3108          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3109          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3110          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3111          * the wakee more load sounds not bad.
3112          */
3113         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3114                 return;
3115
3116 #ifndef CONFIG_64BIT
3117         {
3118                 u64 p_last_update_time_copy;
3119                 u64 n_last_update_time_copy;
3120
3121                 do {
3122                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3123                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3124
3125                         smp_rmb();
3126
3127                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3128                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3129
3130                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3131                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3132         }
3133 #else
3134         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3135         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3136 #endif
3137         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3138         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3139 }
3140
3141
3142 /*
3143  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3144  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3145  * that for each group:
3146  *
3147  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3148  *
3149  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3150  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3151  *
3152  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3153  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3154  * their PELT windows aligned).
3155  *
3156  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3157  *
3158  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3159  *
3160  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3161  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3162  *
3163  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3164  *
3165  * And per (1) we have:
3166  *
3167  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3168  *
3169  * Which gives:
3170  *
3171  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3172  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3173  *                               grq->load.weight
3174  *
3175  * Except that is wrong!
3176  *
3177  * Because while for entities historical weight is not important and we
3178  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3179  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3180  *
3181  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3182  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3183  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3184  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3185  *
3186  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3187  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3188  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3189  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3190  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3191  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3192  *
3193  * So we'll have to approximate.. :/
3194  *
3195  * Given the constraint:
3196  *
3197  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3198  *
3199  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3200  * overlap.
3201  *
3202  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3203  *
3204  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3205  *
3206  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3207  *
3208  */
3209
3210 static inline void
3211 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3212 {
3213         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3214
3215         /* Nothing to update */
3216         if (!delta)
3217                 return;
3218
3219         /*
3220          * The relation between sum and avg is:
3221          *
3222          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3223          *
3224          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3225          */
3226
3227         /* Set new sched_entity's utilization */
3228         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3229         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3230
3231         /* Update parent cfs_rq utilization */
3232         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3233         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3234 }
3235
3236 static inline void
3237 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3238 {
3239         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3240         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3241         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3242         s64 delta_sum;
3243
3244         if (!runnable_sum)
3245                 return;
3246
3247         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3248
3249         if (runnable_sum >= 0) {
3250                 /*
3251                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3252                  * the CPU is saturated running == runnable.
3253                  */
3254                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3255                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3256         } else {
3257                 /*
3258                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3259                  * assuming all tasks are equally runnable.
3260                  */
3261                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3262                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3263                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3264                 }
3265
3266                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3267                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3268         }
3269
3270         /*
3271          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3272          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3273          * is not we rescale running_sum 1st
3274          */
3275         running_sum = se->avg.util_sum /
3276                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3277         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3278
3279         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3280         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3281
3282         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3283         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3284
3285         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3286         se->avg.load_avg = load_avg;
3287         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3288         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3289
3290         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3291         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3292         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3293         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3294
3295         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3296         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3297
3298         if (se->on_rq) {
3299                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3300                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3301         }
3302 }
3303
3304 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3305 {
3306         cfs_rq->propagate = 1;
3307         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3308 }
3309
3310 /* Update task and its cfs_rq load average */
3311 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3312 {
3313         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3314
3315         if (entity_is_task(se))
3316                 return 0;
3317
3318         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3319         if (!gcfs_rq->propagate)
3320                 return 0;
3321
3322         gcfs_rq->propagate = 0;
3323
3324         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3325
3326         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3327
3328         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3329         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3330
3331         return 1;
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3336  * group_entity:
3337  */
3338 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3339 {
3340         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3341
3342         /*
3343          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3344          * decay it:
3345          */
3346         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3347                 return false;
3348
3349         /*
3350          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3351          * the utilization of the sched_entity:
3352          */
3353         if (gcfs_rq->propagate)
3354                 return false;
3355
3356         /*
3357          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3358          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3359          * waste of time to try to decay it:
3360          */
3361         return true;
3362 }
3363
3364 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3365
3366 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3367
3368 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3369 {
3370         return 0;
3371 }
3372
3373 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3374
3375 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3376
3377 /**
3378  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3379  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3380  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3381  *
3382  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3383  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3384  * post_init_entity_util_avg().
3385  *
3386  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3387  *
3388  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3389  *
3390  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3391  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3392  */
3393 static inline int
3394 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3395 {
3396         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3397         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3398         int decayed = 0;
3399
3400         if (cfs_rq->removed.nr) {
3401                 unsigned long r;
3402                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3403
3404                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3405                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3406                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3407                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3408                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3409                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3410
3411                 r = removed_load;
3412                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3413                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3414
3415                 r = removed_util;
3416                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3417                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3418
3419                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3420
3421                 decayed = 1;
3422         }
3423
3424         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3425
3426 #ifndef CONFIG_64BIT
3427         smp_wmb();
3428         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3429 #endif
3430
3431         if (decayed)
3432                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3433
3434         return decayed;
3435 }
3436
3437 /**
3438  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3439  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3440  * @se: sched_entity to attach
3441  * @flags: migration hints
3442  *
3443  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3444  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3445  */
3446 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3447 {
3448         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3449
3450         /*
3451          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3452          * window because without that, really weird and wonderful things can
3453          * happen.
3454          *
3455          * XXX illustrate
3456          */
3457         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3458         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3459
3460         /*
3461          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3462          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3463          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3464          * _sum a little.
3465          */
3466         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3467
3468         se->avg.load_sum = divider;
3469         if (se_weight(se)) {
3470                 se->avg.load_sum =
3471                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3472         }
3473
3474         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3475
3476         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3477         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3478         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3479
3480         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3481
3482         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3483 }
3484
3485 /**
3486  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3487  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3488  * @se: sched_entity to detach
3489  *
3490  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3491  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3492  */
3493 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3494 {
3495         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3496         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3497         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3498
3499         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3500
3501         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3502 }
3503
3504 /*
3505  * Optional action to be done while updating the load average
3506  */
3507 #define UPDATE_TG       0x1
3508 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3509 #define DO_ATTACH       0x4
3510
3511 /* Update task and its cfs_rq load average */
3512 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3513 {
3514         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3515         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3516         int cpu = cpu_of(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, cpu, 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, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3577 }
3578
3579 /*
3580  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3581  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3582  */
3583 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3584 {
3585         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3586         unsigned long flags;
3587
3588         /*
3589          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3590          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3591          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3592          *
3593          * Similarly for groups, they will have passed through
3594          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3595          * calls this.
3596          */
3597
3598         sync_entity_load_avg(se);
3599
3600         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3601         ++cfs_rq->removed.nr;
3602         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3603         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3604         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3605         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3606 }
3607
3608 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3609 {
3610         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3611 }
3612
3613 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3614 {
3615         return cfs_rq->avg.load_avg;
3616 }
3617
3618 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3619
3620 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3621 {
3622         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3623 }
3624
3625 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3626 {
3627         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3628
3629         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3630 }
3631
3632 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3633 {
3634         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3635 }
3636
3637 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3638                                     struct task_struct *p)
3639 {
3640         unsigned int enqueued;
3641
3642         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3643                 return;
3644
3645         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3646         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3647         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3648         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3649 }
3650
3651 /*
3652  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3653  * based on the observation that:
3654  *
3655  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3656  *
3657  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3658  */
3659 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3660 {
3661         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3662 }
3663
3664 static void
3665 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3666 {
3667         long last_ewma_diff;
3668         struct util_est ue;
3669
3670         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3671                 return;
3672
3673         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3674         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3675         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3676                              (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3677         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3678
3679         /*
3680          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3681          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3682          */
3683         if (!task_sleep)
3684                 return;
3685
3686         /*
3687          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3688          * skip the util_est update.
3689          */
3690         ue = p->se.avg.util_est;
3691         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3692                 return;
3693
3694         /*
3695          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3696          * already ~1% close to its last activation value.
3697          */
3698         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3699         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3700         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3701                 return;
3702
3703         /*
3704          * Update Task's estimated utilization
3705          *
3706          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3707          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3708          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3709          * Weighted Moving Average (EWMA):
3710          *
3711          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3712          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3713          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3714          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3715          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3716          *
3717          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3718          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3719          */
3720         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3721         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3722         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3723         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3724 }
3725
3726 #else /* CONFIG_SMP */
3727
3728 #define UPDATE_TG       0x0
3729 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3730 #define DO_ATTACH       0x0
3731
3732 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3733 {
3734         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3735 }
3736
3737 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3738
3739 static inline void
3740 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3741 static inline void
3742 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3743
3744 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3745 {
3746         return 0;
3747 }
3748
3749 static inline void
3750 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3751
3752 static inline void
3753 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3754                  bool task_sleep) {}
3755
3756 #endif /* CONFIG_SMP */
3757
3758 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3759 {
3760 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3761         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3762
3763         if (d < 0)
3764                 d = -d;
3765
3766         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3767                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3768 #endif
3769 }
3770
3771 static void
3772 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3773 {
3774         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3775
3776         /*
3777          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3778          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3779          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3780          * stays open at the end.
3781          */
3782         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3783                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3784
3785         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3786         if (!initial) {
3787                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3788
3789                 /*
3790                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3791                  * for a gentler effect of sleepers:
3792                  */
3793                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3794                         thresh >>= 1;
3795
3796                 vruntime -= thresh;
3797         }
3798
3799         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3800         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3801 }
3802
3803 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3804
3805 static inline void check_schedstat_required(void)
3806 {
3807 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3808         if (schedstat_enabled())
3809                 return;
3810
3811         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3812         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3813                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3814                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3815                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3816                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3817                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3818                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3819                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3820                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3821         }
3822 #endif
3823 }
3824
3825
3826 /*
3827  * MIGRATION
3828  *
3829  *      dequeue
3830  *        update_curr()
3831  *          update_min_vruntime()
3832  *        vruntime -= min_vruntime
3833  *
3834  *      enqueue
3835  *        update_curr()
3836  *          update_min_vruntime()
3837  *        vruntime += min_vruntime
3838  *
3839  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3840  * min_vruntime are up-to-date.
3841  *
3842  * WAKEUP (remote)
3843  *
3844  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3845  *        vruntime -= min_vruntime
3846  *
3847  *      enqueue
3848  *        update_curr()
3849  *          update_min_vruntime()
3850  *        vruntime += min_vruntime
3851  *
3852  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3853  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3854  */
3855
3856 static void
3857 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3858 {
3859         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3860         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3861
3862         /*
3863          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3864          * update_curr().
3865          */
3866         if (renorm && curr)
3867                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3868
3869         update_curr(cfs_rq);
3870
3871         /*
3872          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3873          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3874          * placed in the past could significantly boost this task to the
3875          * fairness detriment of existing tasks.
3876          */
3877         if (renorm && !curr)
3878                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3879
3880         /*
3881          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3882          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3883          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3884          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3885          *     its group cfs_rq
3886          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3887          */
3888         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3889         update_cfs_group(se);
3890         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3891         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3892
3893         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3894                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3895
3896         check_schedstat_required();
3897         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3898         check_spread(cfs_rq, se);
3899         if (!curr)
3900                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3901         se->on_rq = 1;
3902
3903         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3904                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3905                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3906         }
3907 }
3908
3909 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3910 {
3911         for_each_sched_entity(se) {
3912                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3913                 if (cfs_rq->last != se)
3914                         break;
3915
3916                 cfs_rq->last = NULL;
3917         }
3918 }
3919
3920 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3921 {
3922         for_each_sched_entity(se) {
3923                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3924                 if (cfs_rq->next != se)
3925                         break;
3926
3927                 cfs_rq->next = NULL;
3928         }
3929 }
3930
3931 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3932 {
3933         for_each_sched_entity(se) {
3934                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3935                 if (cfs_rq->skip != se)
3936                         break;
3937
3938                 cfs_rq->skip = NULL;
3939         }
3940 }
3941
3942 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3943 {
3944         if (cfs_rq->last == se)
3945                 __clear_buddies_last(se);
3946
3947         if (cfs_rq->next == se)
3948                 __clear_buddies_next(se);
3949
3950         if (cfs_rq->skip == se)
3951                 __clear_buddies_skip(se);
3952 }
3953
3954 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3955
3956 static void
3957 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3958 {
3959         /*
3960          * Update run-time statistics of the 'current'.
3961          */
3962         update_curr(cfs_rq);
3963
3964         /*
3965          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3966          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3967          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3968          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3969          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3970          *     of its group cfs_rq.
3971          */
3972         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
3973         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3974
3975         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3976
3977         clear_buddies(cfs_rq, se);
3978
3979         if (se != cfs_rq->curr)
3980                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3981         se->on_rq = 0;
3982         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3983
3984         /*
3985          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3986          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3987          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3988          * can move min_vruntime forward still more.
3989          */
3990         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3991                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3992
3993         /* return excess runtime on last dequeue */
3994         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3995
3996         update_cfs_group(se);
3997
3998         /*
3999          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4000          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4001          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4002          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4003          */
4004         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
4005                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4006 }
4007
4008 /*
4009  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4010  */
4011 static void
4012 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4013 {
4014         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4015         struct sched_entity *se;
4016         s64 delta;
4017
4018         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4019         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4020         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4021                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4022                 /*
4023                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4024                  * re-elected due to buddy favours.
4025                  */
4026                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4027                 return;
4028         }
4029
4030         /*
4031          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4032          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4033          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4034          */
4035         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4036                 return;
4037
4038         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4039         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4040
4041         if (delta < 0)
4042                 return;
4043
4044         if (delta > ideal_runtime)
4045                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4046 }
4047
4048 static void
4049 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4050 {
4051         /* 'current' is not kept within the tree. */
4052         if (se->on_rq) {
4053                 /*
4054                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4055                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4056                  * runqueue.
4057                  */
4058                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4059                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4060                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4061         }
4062
4063         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4064         cfs_rq->curr = se;
4065
4066         /*
4067          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4068          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4069          * when there are only lesser-weight tasks around):
4070          */
4071         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4072                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4073                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4074                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4075         }
4076
4077         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4078 }
4079
4080 static int
4081 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4082
4083 /*
4084  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4085  * 1) keep things fair between processes/task groups
4086  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4087  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4088  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4089  */
4090 static struct sched_entity *
4091 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4092 {
4093         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4094         struct sched_entity *se;
4095
4096         /*
4097          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4098          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4099          */
4100         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4101                 left = curr;
4102
4103         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4104
4105         /*
4106          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4107          * be done without getting too unfair.
4108          */
4109         if (cfs_rq->skip == se) {
4110                 struct sched_entity *second;
4111
4112                 if (se == curr) {
4113                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4114                 } else {
4115                         second = __pick_next_entity(se);
4116                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4117                                 second = curr;
4118                 }
4119
4120                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4121                         se = second;
4122         }
4123
4124         /*
4125          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4126          */
4127         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4128                 se = cfs_rq->last;
4129
4130         /*
4131          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4132          */
4133         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4134                 se = cfs_rq->next;
4135
4136         clear_buddies(cfs_rq, se);
4137
4138         return se;
4139 }
4140
4141 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4142
4143 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4144 {
4145         /*
4146          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4147          * was not called and update_curr() has to be done:
4148          */
4149         if (prev->on_rq)
4150                 update_curr(cfs_rq);
4151
4152         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4153         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4154
4155         check_spread(cfs_rq, prev);
4156
4157         if (prev->on_rq) {
4158                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4159                 /* Put 'current' back into the tree. */
4160                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4161                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4162                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4163         }
4164         cfs_rq->curr = NULL;
4165 }
4166
4167 static void
4168 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4169 {
4170         /*
4171          * Update run-time statistics of the 'current'.
4172          */
4173         update_curr(cfs_rq);
4174
4175         /*
4176          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4177          */
4178         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4179         update_cfs_group(curr);
4180
4181 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4182         /*
4183          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4184          * validating it and just reschedule.
4185          */
4186         if (queued) {
4187                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4188                 return;
4189         }
4190         /*
4191          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4192          */
4193         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4194                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4195                 return;
4196 #endif
4197
4198         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4199                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4200 }
4201
4202
4203 /**************************************************
4204  * CFS bandwidth control machinery
4205  */
4206
4207 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4208
4209 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4210 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4211
4212 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4213 {
4214         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4215 }
4216
4217 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4218 {
4219         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4220 }
4221
4222 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4223 {
4224         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4225 }
4226 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4227 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4228 {
4229         return true;
4230 }
4231
4232 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4233 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4234 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4235
4236 /*
4237  * default period for cfs group bandwidth.
4238  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4239  */
4240 static inline u64 default_cfs_period(void)
4241 {
4242         return 100000000ULL;
4243 }
4244
4245 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4246 {
4247         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4248 }
4249
4250 /*
4251  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4252  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4253  * additional synchronization around rq->lock.
4254  *
4255  * requires cfs_b->lock
4256  */
4257 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4258 {
4259         u64 now;
4260
4261         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4262                 return;
4263
4264         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4265         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4266         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4267         cfs_b->expires_seq++;
4268 }
4269
4270 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4271 {
4272         return &tg->cfs_bandwidth;
4273 }
4274
4275 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4276 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4277 {
4278         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4279                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4280
4281         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4282 }
4283
4284 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4285 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4286 {
4287         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4288         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4289         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4290         int expires_seq;
4291
4292         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4293         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4294
4295         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4296         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4297                 amount = min_amount;
4298         else {
4299                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4300
4301                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4302                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4303                         cfs_b->runtime -= amount;
4304                         cfs_b->idle = 0;
4305                 }
4306         }
4307         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4308         expires = cfs_b->runtime_expires;
4309         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4310
4311         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4312         /*
4313          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4314          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4315          * issued.
4316          */
4317         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4318                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4319                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4320         }
4321
4322         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4323 }
4324
4325 /*
4326  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4327  * fact that rq->clock snapshots this value.
4328  */
4329 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4330 {
4331         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4332
4333         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4334         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4335                 return;
4336
4337         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4338                 return;
4339
4340         /*
4341          * If the local deadline has passed we have to consider the
4342          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4343          * has not truly expired.
4344          *
4345          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4346          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4347          */
4348         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4349                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4350                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4351         } else {
4352                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4353                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4354         }
4355 }
4356
4357 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4358 {
4359         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4360         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4361         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4362
4363         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4364                 return;
4365
4366         /*
4367          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4368          * hierarchy can be throttled
4369          */
4370         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4371                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4372 }
4373
4374 static __always_inline
4375 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4376 {
4377         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4378                 return;
4379
4380         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4381 }
4382
4383 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4384 {
4385         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4386 }
4387
4388 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4389 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4390 {
4391         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4392 }
4393
4394 /*
4395  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4396  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4397  * load-balance operations.
4398  */
4399 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4400                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4401 {
4402         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4403
4404         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4405         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4406
4407         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4408                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4409 }
4410
4411 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4412 {
4413         struct rq *rq = data;
4414         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4415
4416         cfs_rq->throttle_count--;
4417         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4418                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4419                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4420                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4421         }
4422
4423         return 0;
4424 }
4425
4426 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4427 {
4428         struct rq *rq = data;
4429         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4430
4431         /* group is entering throttled state, stop time */
4432         if (!cfs_rq->throttle_count)
4433                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4434         cfs_rq->throttle_count++;
4435
4436         return 0;
4437 }
4438
4439 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4440 {
4441         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4442         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4443         struct sched_entity *se;
4444         long task_delta, dequeue = 1;
4445         bool empty;
4446
4447         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4448
4449         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4450         rcu_read_lock();
4451         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4452         rcu_read_unlock();
4453
4454         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4455         for_each_sched_entity(se) {
4456                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4457                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4458                 if (!se->on_rq)
4459                         break;
4460
4461                 if (dequeue)
4462                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4463                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4464
4465                 if (qcfs_rq->load.weight)
4466                         dequeue = 0;
4467         }
4468
4469         if (!se)
4470                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4471
4472         cfs_rq->throttled = 1;
4473         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4474         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4475         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4476
4477         /*
4478          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4479          * distribute_cfs_runtime will not see us
4480          */
4481         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4482
4483         /*
4484          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4485          * timer is running.
4486          */
4487         if (empty)
4488                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4489
4490         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4491 }
4492
4493 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4494 {
4495         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4496         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4497         struct sched_entity *se;
4498         int enqueue = 1;
4499         long task_delta;
4500
4501         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4502
4503         cfs_rq->throttled = 0;
4504
4505         update_rq_clock(rq);
4506
4507         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4508         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4509         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4510         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4511
4512         /* update hierarchical throttle state */
4513         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4514
4515         if (!cfs_rq->load.weight)
4516                 return;
4517
4518         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4519         for_each_sched_entity(se) {
4520                 if (se->on_rq)
4521                         enqueue = 0;
4522
4523                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4524                 if (enqueue)
4525                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4526                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4527
4528                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4529                         break;
4530         }
4531
4532         if (!se)
4533                 add_nr_running(rq, task_delta);
4534
4535         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4536         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4537                 resched_curr(rq);
4538 }
4539
4540 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4541                 u64 remaining, u64 expires)
4542 {
4543         struct cfs_rq *cfs_rq;
4544         u64 runtime;
4545         u64 starting_runtime = remaining;
4546
4547         rcu_read_lock();
4548         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4549                                 throttled_list) {
4550                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4551                 struct rq_flags rf;
4552
4553                 rq_lock(rq, &rf);
4554                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4555                         goto next;
4556
4557                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4558                 if (runtime > remaining)
4559                         runtime = remaining;
4560                 remaining -= runtime;
4561
4562                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4563                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4564
4565                 /* we check whether we're throttled above */
4566                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4567                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4568
4569 next:
4570                 rq_unlock(rq, &rf);
4571
4572                 if (!remaining)
4573                         break;
4574         }
4575         rcu_read_unlock();
4576
4577         return starting_runtime - remaining;
4578 }
4579
4580 /*
4581  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4582  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4583  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4584  * used to track this state.
4585  */
4586 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4587 {
4588         u64 runtime, runtime_expires;
4589         int throttled;
4590
4591         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4592         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4593                 goto out_deactivate;
4594
4595         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4596         cfs_b->nr_periods += overrun;
4597
4598         /*
4599          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4600          * we're going inactive then everything else can be deferred
4601          */
4602         if (cfs_b->idle && !throttled)
4603                 goto out_deactivate;
4604
4605         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4606
4607         if (!throttled) {
4608                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4609                 cfs_b->idle = 1;
4610                 return 0;
4611         }
4612
4613         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4614         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4615
4616         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4617
4618         /*
4619          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4620          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4621          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4622          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4623          * only by limited amounts in that extreme case.
4624          */
4625         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4626                 runtime = cfs_b->runtime;
4627                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4628                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4629                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4630                                                  runtime_expires);
4631                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4632
4633                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4634
4635                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4636         }
4637
4638         /*
4639          * While we are ensured activity in the period following an
4640          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4641          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4642          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4643          */
4644         cfs_b->idle = 0;
4645
4646         return 0;
4647
4648 out_deactivate:
4649         return 1;
4650 }
4651
4652 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4653 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4654 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4655 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4656 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4657 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4658
4659 /*
4660  * Are we near the end of the current quota period?
4661  *
4662  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4663  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4664  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4665  */
4666 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4667 {
4668         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4669         u64 remaining;
4670
4671         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4672         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4673                 return 1;
4674
4675         /* is a quota refresh about to occur? */
4676         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4677         if (remaining < min_expire)
4678                 return 1;
4679
4680         return 0;
4681 }
4682
4683 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4684 {
4685         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4686
4687         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4688         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4689                 return;
4690
4691         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4692                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4693                         HRTIMER_MODE_REL);
4694 }
4695
4696 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4697 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4698 {
4699         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4700         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4701
4702         if (slack_runtime <= 0)
4703                 return;
4704
4705         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4706         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4707             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4708                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4709
4710                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4711                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4712                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4713                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4714         }
4715         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4716
4717         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4718         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4719 }
4720
4721 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4722 {
4723         if (!cfs_bandwidth_used())
4724                 return;
4725
4726         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4727                 return;
4728
4729         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4730 }
4731
4732 /*
4733  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4734  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4735  */
4736 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4737 {
4738         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4739         u64 expires;
4740
4741         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4742         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4743         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4744                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4745                 return;
4746         }
4747
4748         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4749                 runtime = cfs_b->runtime;
4750
4751         expires = cfs_b->runtime_expires;
4752         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4753
4754         if (!runtime)
4755                 return;
4756
4757         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4758
4759         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4760         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4761                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4762         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4763 }
4764
4765 /*
4766  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4767  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4768  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4769  */
4770 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4771 {
4772         if (!cfs_bandwidth_used())
4773                 return;
4774
4775         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4776         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4777                 return;
4778
4779         /* ensure the group is not already throttled */
4780         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4781                 return;
4782
4783         /* update runtime allocation */
4784         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4785         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4786                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4787 }
4788
4789 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4790 {
4791         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4792
4793         if (!cfs_bandwidth_used())
4794                 return;
4795
4796         if (!tg->parent)
4797                 return;
4798
4799         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4800         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4801
4802         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4803         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4804 }
4805
4806 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4807 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4808 {
4809         if (!cfs_bandwidth_used())
4810                 return false;
4811
4812         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4813                 return false;
4814
4815         /*
4816          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4817          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4818          */
4819         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4820                 return true;
4821
4822         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4823         return true;
4824 }
4825
4826 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4827 {
4828         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4829                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4830
4831         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4832
4833         return HRTIMER_NORESTART;
4834 }
4835
4836 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4837 {
4838         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4839                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4840         int overrun;
4841         int idle = 0;
4842
4843         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4844         for (;;) {
4845                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4846                 if (!overrun)
4847                         break;
4848
4849                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4850         }
4851         if (idle)
4852                 cfs_b->period_active = 0;
4853         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4854
4855         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4856 }
4857
4858 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4859 {
4860         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4861         cfs_b->runtime = 0;
4862         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4863         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4864
4865         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4866         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4867         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4868         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4869         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4870 }
4871
4872 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4873 {
4874         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4875         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4876 }
4877
4878 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4879 {
4880         u64 overrun;
4881
4882         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4883
4884         if (cfs_b->period_active)
4885                 return;
4886
4887         cfs_b->period_active = 1;
4888         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4889         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4890         cfs_b->expires_seq++;
4891         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4892 }
4893
4894 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4895 {
4896         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4897         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4898                 return;
4899
4900         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4901         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4902 }
4903
4904 /*
4905  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4906  *
4907  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4908  * bits doesn't do much.
4909  */
4910
4911 /* cpu online calback */
4912 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4913 {
4914         struct task_group *tg;
4915
4916         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4917
4918         rcu_read_lock();
4919         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4920                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4921                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4922
4923                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4924                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4925                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4926         }
4927         rcu_read_unlock();
4928 }
4929
4930 /* cpu offline callback */
4931 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4932 {
4933         struct task_group *tg;
4934
4935         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4936
4937         rcu_read_lock();
4938         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4939                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4940
4941                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4942                         continue;
4943
4944                 /*
4945                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4946                  * there's some valid quota amount
4947                  */
4948                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4949                 /*
4950                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
4951                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4952                  */
4953                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4954
4955                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4956                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4957         }
4958         rcu_read_unlock();
4959 }
4960
4961 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4962 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4963 {
4964         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4965 }
4966
4967 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4968 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4969 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4970 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4971 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4972
4973 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4974 {
4975         return 0;
4976 }
4977
4978 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4979 {
4980         return 0;
4981 }
4982
4983 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4984                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4985 {
4986         return 0;
4987 }
4988
4989 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4990
4991 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4992 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4993 #endif
4994
4995 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4996 {
4997         return NULL;
4998 }
4999 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5000 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5001 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5002
5003 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5004
5005 /**************************************************
5006  * CFS operations on tasks:
5007  */
5008
5009 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5010 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5011 {
5012         struct sched_entity *se = &p->se;
5013         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5014
5015         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5016
5017         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5018                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5019                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5020                 s64 delta = slice - ran;
5021
5022                 if (delta < 0) {
5023                         if (rq->curr == p)
5024                                 resched_curr(rq);
5025                         return;
5026                 }
5027                 hrtick_start(rq, delta);
5028         }
5029 }
5030
5031 /*
5032  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5033  * current task is from our class and nr_running is low enough
5034  * to matter.
5035  */
5036 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5037 {
5038         struct task_struct *curr = rq->curr;
5039
5040         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5041                 return;
5042
5043         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5044                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5045 }
5046 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5047 static inline void
5048 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5049 {
5050 }
5051
5052 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5053 {
5054 }
5055 #endif
5056
5057 /*
5058  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5059  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5060  * then put the task into the rbtree:
5061  */
5062 static void
5063 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5064 {
5065         struct cfs_rq *cfs_rq;
5066         struct sched_entity *se = &p->se;
5067
5068         /*
5069          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5070          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5071          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5072          * estimated utilization, before we update schedutil.
5073          */
5074         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5075
5076         /*
5077          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5078          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5079          * passed.
5080          */
5081         if (p->in_iowait)
5082                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5083
5084         for_each_sched_entity(se) {
5085                 if (se->on_rq)
5086                         break;
5087                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5088                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5089
5090                 /*
5091                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5092                  *
5093                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5094                  * post the final h_nr_running increment below.
5095                  */
5096                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5097                         break;
5098                 cfs_rq->h_nr_running++;
5099
5100                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5101         }
5102
5103         for_each_sched_entity(se) {
5104                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5105                 cfs_rq->h_nr_running++;
5106
5107                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5108                         break;
5109
5110                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5111                 update_cfs_group(se);
5112         }
5113
5114         if (!se)
5115                 add_nr_running(rq, 1);
5116
5117         hrtick_update(rq);
5118 }
5119
5120 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5121
5122 /*
5123  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5124  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5125  * update the fair scheduling stats:
5126  */
5127 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5128 {
5129         struct cfs_rq *cfs_rq;
5130         struct sched_entity *se = &p->se;
5131         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5132
5133         for_each_sched_entity(se) {
5134                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5135                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5136
5137                 /*
5138                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5139                  *
5140                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5141                  * post the final h_nr_running decrement below.
5142                 */
5143                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5144                         break;
5145                 cfs_rq->h_nr_running--;
5146
5147                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5148                 if (cfs_rq->load.weight) {
5149                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5150                         se = parent_entity(se);
5151                         /*
5152                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5153                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5154                          */
5155                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5156                                 set_next_buddy(se);
5157                         break;
5158                 }
5159                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5160         }
5161
5162         for_each_sched_entity(se) {
5163                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5164                 cfs_rq->h_nr_running--;
5165
5166                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5167                         break;
5168
5169                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5170                 update_cfs_group(se);
5171         }
5172
5173         if (!se)
5174                 sub_nr_running(rq, 1);
5175
5176         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5177         hrtick_update(rq);
5178 }
5179
5180 #ifdef CONFIG_SMP
5181
5182 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5183 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5184 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5185
5186 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5187 /*
5188  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5189  */
5190
5191 /*
5192  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5193  *
5194  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5195  *
5196  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5197  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5198  *
5199  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5200  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5201  *
5202  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5203  *
5204  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5205  *
5206  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5207  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5208  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5209  * fixed_power_int())
5210  *
5211  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5212  */
5213 #define DEGRADE_SHIFT           7
5214
5215 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5216 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5217         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5218         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5219         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5220         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5221         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5222 };
5223
5224 /*
5225  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5226  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5227  * adding any new load.
5228  */
5229 static unsigned long
5230 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5231 {
5232         int j = 0;
5233
5234         if (!missed_updates)
5235                 return load;
5236
5237         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5238                 return 0;
5239
5240         if (idx == 1)
5241                 return load >> missed_updates;
5242
5243         while (missed_updates) {
5244                 if (missed_updates % 2)
5245                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5246
5247                 missed_updates >>= 1;
5248                 j++;
5249         }
5250         return load;
5251 }
5252
5253 static struct {
5254         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5255         atomic_t nr_cpus;
5256         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5257         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5258         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5259 } nohz ____cacheline_aligned;
5260
5261 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5262
5263 /**
5264  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5265  * @this_rq: The rq to update statistics for
5266  * @this_load: The current load
5267  * @pending_updates: The number of missed updates
5268  *
5269  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5270  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5271  *
5272  * This function computes a decaying average:
5273  *
5274  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5275  *
5276  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5277  * the @pending_updates argument.
5278  *
5279  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5280  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5281  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5282  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5283  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5284  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5285  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5286  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5287  *
5288  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5289  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5290  *
5291  * For regular NOHZ, this reduces to:
5292  *
5293  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5294  *
5295  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5296  * term.
5297  */
5298 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5299                             unsigned long pending_updates)
5300 {
5301         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5302         int i, scale;
5303
5304         this_rq->nr_load_updates++;
5305
5306         /* Update our load: */
5307         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5308         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5309                 unsigned long old_load, new_load;
5310
5311                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5312
5313                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5314 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5315                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5316                 if (tickless_load) {
5317                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5318                         /*
5319                          * old_load can never be a negative value because a
5320                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5321                          * original tickless_load.
5322                          */
5323                         old_load += tickless_load;
5324                 }
5325 #endif
5326                 new_load = this_load;
5327                 /*
5328                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5329                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5330                  * example.
5331                  */
5332                 if (new_load > old_load)
5333                         new_load += scale - 1;
5334
5335                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5336         }
5337 }
5338
5339 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5340 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5341 {
5342         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5343 }
5344
5345 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5346 /*
5347  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5348  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5349  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5350  *
5351  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5352  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5353  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5354  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5355  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5356  *
5357  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5358  */
5359
5360 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5361                                  unsigned long curr_jiffies,
5362                                  unsigned long load)
5363 {
5364         unsigned long pending_updates;
5365
5366         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5367         if (pending_updates) {
5368                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5369                 /*
5370                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5371                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5372                  * its weighted load.
5373                  */
5374                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5375         }
5376 }
5377
5378 /*
5379  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5380  * idle balance.
5381  */
5382 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5383 {
5384         /*
5385          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5386          */
5387         if (weighted_cpuload(this_rq))
5388                 return;
5389
5390         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5391 }
5392
5393 /*
5394  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5395  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5396  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5397  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5398  */
5399 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5400 {
5401         struct rq *this_rq = this_rq();
5402
5403         /*
5404          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5405          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5406          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5407          */
5408         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5409 }
5410
5411 /*
5412  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5413  */
5414 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5415 {
5416         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5417         struct rq *this_rq = this_rq();
5418         unsigned long load;
5419         struct rq_flags rf;
5420
5421         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5422                 return;
5423
5424         load = weighted_cpuload(this_rq);
5425         rq_lock(this_rq, &rf);
5426         update_rq_clock(this_rq);
5427         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5428         rq_unlock(this_rq, &rf);
5429 }
5430 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5431 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5432                                         unsigned long curr_jiffies,
5433                                         unsigned long load) { }
5434 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5435
5436 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5437 {
5438 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5439         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5440         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5441 #endif
5442         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5443 }
5444
5445 /*
5446  * Called from scheduler_tick()
5447  */
5448 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5449 {
5450         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5451
5452         if (tick_nohz_tick_stopped())
5453                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5454         else
5455                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5456 }
5457
5458 /*
5459  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5460  * according to the scheduling class and "nice" value.
5461  *
5462  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5463  * balance conservatively.
5464  */
5465 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5466 {
5467         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5468         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5469
5470         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5471                 return total;
5472
5473         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5474 }
5475
5476 /*
5477  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5478  * according to the scheduling class and "nice" value.
5479  */
5480 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5481 {
5482         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5483         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5484
5485         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5486                 return total;
5487
5488         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5489 }
5490
5491 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5492 {
5493         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5494 }
5495
5496 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5497 {
5498         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5499 }
5500
5501 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5502 {
5503         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5504         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5505         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5506
5507         if (nr_running)
5508                 return load_avg / nr_running;
5509
5510         return 0;
5511 }
5512
5513 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5514 {
5515         /*
5516          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5517          * jiffy will not have built up many flips.
5518          */
5519         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5520                 current->wakee_flips >>= 1;
5521                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5522         }
5523
5524         if (current->last_wakee != p) {
5525                 current->last_wakee = p;
5526                 current->wakee_flips++;
5527         }
5528 }
5529
5530 /*
5531  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5532  *
5533  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5534  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5535  *
5536  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5537  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5538  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5539  *
5540  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5541  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5542  *
5543  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5544  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5545  * socket size.
5546  */
5547 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5548 {
5549         unsigned int master = current->wakee_flips;
5550         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5551         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5552
5553         if (master < slave)
5554                 swap(master, slave);
5555         if (slave < factor || master < slave * factor)
5556                 return 0;
5557         return 1;
5558 }
5559
5560 /*
5561  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5562  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5563  * CPU.
5564  *
5565  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5566  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5567  *
5568  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5569  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5570  *                        for the overloaded case.
5571  */
5572 static int
5573 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5574 {
5575         /*
5576          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5577          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5578          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5579          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5580          *
5581          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5582          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5583          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5584          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5585          * on one CPU.
5586          */
5587         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5588                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5589
5590         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5591                 return this_cpu;
5592
5593         return nr_cpumask_bits;
5594 }
5595
5596 static int
5597 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5598                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5599 {
5600         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5601         unsigned long task_load;
5602
5603         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5604
5605         if (sync) {
5606                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5607
5608                 if (current_load > this_eff_load)
5609                         return this_cpu;
5610
5611                 this_eff_load -= current_load;
5612         }
5613
5614         task_load = task_h_load(p);
5615
5616         this_eff_load += task_load;
5617         if (sched_feat(WA_BIAS))
5618                 this_eff_load *= 100;
5619         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5620
5621         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5622         prev_eff_load -= task_load;
5623         if (sched_feat(WA_BIAS))
5624                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5625         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5626
5627         /*
5628          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5629          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5630          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5631          * idle.
5632          */
5633         if (sync)
5634                 prev_eff_load += 1;
5635
5636         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5637 }
5638
5639 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5640                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5641 {
5642         int target = nr_cpumask_bits;
5643
5644         if (sched_feat(WA_IDLE))
5645                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5646
5647         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5648                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5649
5650         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5651         if (target == nr_cpumask_bits)
5652                 return prev_cpu;
5653
5654         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5655         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5656         return target;
5657 }
5658
5659 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5660
5661 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5662 {
5663         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p), 0);
5664 }
5665
5666 /*
5667  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5668  * domain.
5669  *
5670  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5671  */
5672 static struct sched_group *
5673 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5674                   int this_cpu, int sd_flag)
5675 {
5676         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5677         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5678         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5679         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5680         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5681         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5682         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5683         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5684         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5685                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5686
5687         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5688                 load_idx = sd->wake_idx;
5689
5690         do {
5691                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5692                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5693                 int local_group;
5694                 int i;
5695
5696                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5697                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5698                                         &p->cpus_allowed))
5699                         continue;
5700
5701                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5702                                                sched_group_span(group));
5703
5704                 /*
5705                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5706                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5707                  */
5708                 avg_load = 0;
5709                 runnable_load = 0;
5710                 max_spare_cap = 0;
5711
5712                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5713                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5714                         if (local_group)
5715                                 load = source_load(i, load_idx);
5716                         else
5717                                 load = target_load(i, load_idx);
5718
5719                         runnable_load += load;
5720
5721                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5722
5723                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5724
5725                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5726                                 max_spare_cap = spare_cap;
5727                 }
5728
5729                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5730                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5731                                         group->sgc->capacity;
5732                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5733                                         group->sgc->capacity;
5734
5735                 if (local_group) {
5736                         this_runnable_load = runnable_load;
5737                         this_avg_load = avg_load;
5738                         this_spare = max_spare_cap;
5739                 } else {
5740                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5741                                 /*
5742                                  * The runnable load is significantly smaller
5743                                  * so we can pick this new CPU:
5744                                  */
5745                                 min_runnable_load = runnable_load;
5746                                 min_avg_load = avg_load;
5747                                 idlest = group;
5748                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5749                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5750                                 /*
5751                                  * The runnable loads are close so take the
5752                                  * blocked load into account through avg_load:
5753                                  */
5754                                 min_avg_load = avg_load;
5755                                 idlest = group;
5756                         }
5757
5758                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5759                                 most_spare = max_spare_cap;
5760                                 most_spare_sg = group;
5761                         }
5762                 }
5763         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5764
5765         /*
5766          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5767          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5768          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5769          * so we allow for some task stuffing by using
5770          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5771          *
5772          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5773          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5774          * utilization.
5775          */
5776         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5777                 goto skip_spare;
5778
5779         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5780             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5781                 return NULL;
5782
5783         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5784                 return most_spare_sg;
5785
5786 skip_spare:
5787         if (!idlest)
5788                 return NULL;
5789
5790         /*
5791          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5792          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5793          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5794          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5795          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5796          * staying local.
5797          */
5798         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5799             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5800                 return NULL;
5801
5802         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5803                 return NULL;
5804
5805         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5806              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5807                 return NULL;
5808
5809         return idlest;
5810 }
5811
5812 /*
5813  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5814  */
5815 static int
5816 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5817 {
5818         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5819         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5820         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5821         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5822         int shallowest_idle_cpu = -1;
5823         int i;
5824
5825         /* Check if we have any choice: */
5826         if (group->group_weight == 1)
5827                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5828
5829         /* Traverse only the allowed CPUs */
5830         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5831                 if (available_idle_cpu(i)) {
5832                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5833                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5834                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5835                                 /*
5836                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5837                                  * has the smallest exit latency irrespective
5838                                  * of any idle timestamp.
5839                                  */
5840                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5841                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5842                                 shallowest_idle_cpu = i;
5843                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5844                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5845                                 /*
5846                                  * If equal or no active idle state, then
5847                                  * the most recently idled CPU might have
5848                                  * a warmer cache.
5849                                  */
5850                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5851                                 shallowest_idle_cpu = i;
5852                         }
5853                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5854                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5855                         if (load < min_load) {
5856                                 min_load = load;
5857                                 least_loaded_cpu = i;
5858                         }
5859                 }
5860         }
5861
5862         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5863 }
5864
5865 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5866                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5867 {
5868         int new_cpu = cpu;
5869
5870         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5871                 return prev_cpu;
5872
5873         /*
5874          * We need task's util for capacity_spare_wake, sync it up to prev_cpu's
5875          * last_update_time.
5876          */
5877         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5878                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5879
5880         while (sd) {
5881                 struct sched_group *group;
5882                 struct sched_domain *tmp;
5883                 int weight;
5884
5885                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5886                         sd = sd->child;
5887                         continue;
5888                 }
5889
5890                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5891                 if (!group) {
5892                         sd = sd->child;
5893                         continue;
5894                 }
5895
5896                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5897                 if (new_cpu == cpu) {
5898                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5899                         sd = sd->child;
5900                         continue;
5901                 }
5902
5903                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5904                 cpu = new_cpu;
5905                 weight = sd->span_weight;
5906                 sd = NULL;
5907                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5908                         if (weight <= tmp->span_weight)
5909                                 break;
5910                         if (tmp->flags & sd_flag)
5911                                 sd = tmp;
5912                 }
5913         }
5914
5915         return new_cpu;
5916 }
5917
5918 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5919 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5920
5921 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5922 {
5923         struct sched_domain_shared *sds;
5924
5925         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5926         if (sds)
5927                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5928 }
5929
5930 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5931 {
5932         struct sched_domain_shared *sds;
5933
5934         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5935         if (sds)
5936                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5937
5938         return def;
5939 }
5940
5941 /*
5942  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5943  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5944  *
5945  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5946  * state should be fairly cheap.
5947  */
5948 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5949 {
5950         int core = cpu_of(rq);
5951         int cpu;
5952
5953         rcu_read_lock();
5954         if (test_idle_cores(core, true))
5955                 goto unlock;
5956
5957         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5958                 if (cpu == core)
5959                         continue;
5960
5961                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5962                         goto unlock;
5963         }
5964
5965         set_idle_cores(core, 1);
5966 unlock:
5967         rcu_read_unlock();
5968 }
5969
5970 /*
5971  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5972  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5973  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5974  */
5975 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5976 {
5977         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5978         int core, cpu;
5979
5980         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5981                 return -1;
5982
5983         if (!test_idle_cores(target, false))
5984                 return -1;
5985
5986         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5987
5988         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5989                 bool idle = true;
5990
5991                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5992                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5993                         if (!available_idle_cpu(cpu))
5994                                 idle = false;
5995                 }
5996
5997                 if (idle)
5998                         return core;
5999         }
6000
6001         /*
6002          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6003          */
6004         set_idle_cores(target, 0);
6005
6006         return -1;
6007 }
6008
6009 /*
6010  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6011  */
6012 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6013 {
6014         int cpu;
6015
6016         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6017                 return -1;
6018
6019         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6020                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6021                         continue;
6022                 if (available_idle_cpu(cpu))
6023                         return cpu;
6024         }
6025
6026         return -1;
6027 }
6028
6029 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6030
6031 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6032 {
6033         return -1;
6034 }
6035
6036 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6037 {
6038         return -1;
6039 }
6040
6041 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6042
6043 /*
6044  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6045  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6046  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6047  */
6048 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6049 {
6050         struct sched_domain *this_sd;
6051         u64 avg_cost, avg_idle;
6052         u64 time, cost;
6053         s64 delta;
6054         int cpu, nr = INT_MAX;
6055
6056         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6057         if (!this_sd)
6058                 return -1;
6059
6060         /*
6061          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6062          * particularly is sensitive here.
6063          */
6064         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6065         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6066
6067         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6068                 return -1;
6069
6070         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6071                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6072                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6073                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6074                 else
6075                         nr = 4;
6076         }
6077
6078         time = local_clock();
6079
6080         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6081                 if (!--nr)
6082                         return -1;
6083                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6084                         continue;
6085                 if (available_idle_cpu(cpu))
6086                         break;
6087         }
6088
6089         time = local_clock() - time;
6090         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6091         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6092         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6093
6094         return cpu;
6095 }
6096
6097 /*
6098  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6099  */
6100 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6101 {
6102         struct sched_domain *sd;
6103         int i, recent_used_cpu;
6104
6105         if (available_idle_cpu(target))
6106                 return target;
6107
6108         /*
6109          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6110          */
6111         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6112                 return prev;
6113
6114         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6115         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6116         if (recent_used_cpu != prev &&
6117             recent_used_cpu != target &&
6118             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6119             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6120             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6121                 /*
6122                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6123                  * candidate for the next wake:
6124                  */
6125                 p->recent_used_cpu = prev;
6126                 return recent_used_cpu;
6127         }
6128
6129         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6130         if (!sd)
6131                 return target;
6132
6133         i = select_idle_core(p, sd, target);
6134         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6135                 return i;
6136
6137         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6138         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6139                 return i;
6140
6141         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6142         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6143                 return i;
6144
6145         return target;
6146 }
6147
6148 /**
6149  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6150  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6151  *
6152  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6153  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6154  * (ie cpu_capacity).
6155  *
6156  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6157  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6158  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6159  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6160  * (arch_scale_freq_capacity()).
6161  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6162  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6163  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6164  *
6165  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6166  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6167  * currently RUNNABLE on that CPU.
6168  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6169  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6170  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6171  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6172  *
6173  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6174  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6175  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6176  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6177  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6178  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6179  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6180  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6181  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6182  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6183  *
6184  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6185  */
6186 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6187 {
6188         struct cfs_rq *cfs_rq;
6189         unsigned int util;
6190
6191         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6192         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6193
6194         if (sched_feat(UTIL_EST))
6195                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6196
6197         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6198 }
6199
6200 /*
6201  * cpu_util_wake: Compute CPU utilization with any contributions from
6202  * the waking task p removed.
6203  */
6204 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6205 {
6206         struct cfs_rq *cfs_rq;
6207         unsigned int util;
6208
6209         /* Task has no contribution or is new */
6210         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6211                 return cpu_util(cpu);
6212
6213         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6214         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6215
6216         /* Discount task's blocked util from CPU's util */
6217         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6218
6219         /*
6220          * Covered cases:
6221          *
6222          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6223          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6224          *    and thus we return:
6225          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) = 0
6226          *
6227          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6228          *    IDLE, then:
6229          *      cpu_util >= task_util
6230          *      cpu_util > util_est (== 0)
6231          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6232          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) >= 0
6233          *
6234          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6235          *      util_est > cpu_util
6236          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6237          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6238          *    considering the expected utilization of tasks already
6239          *    runnable on that CPU.
6240          *
6241          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6242          * covered by the following code when estimated utilization is
6243          * enabled.
6244          */
6245         if (sched_feat(UTIL_EST))
6246                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6247
6248         /*
6249          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6250          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6251          * the cpu_util call.
6252          */
6253         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6254 }
6255
6256 /*
6257  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6258  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6259  *
6260  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6261  * BALANCE_WAKE sort things out.
6262  */
6263 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6264 {
6265         long min_cap, max_cap;
6266
6267         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6268         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6269
6270         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6271         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6272                 return 0;
6273
6274         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6275         sync_entity_load_avg(&p->se);
6276
6277         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6278 }
6279
6280 /*
6281  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6282  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6283  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6284  *
6285  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6286  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6287  *
6288  * Returns the target CPU number.
6289  *
6290  * preempt must be disabled.
6291  */
6292 static int
6293 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6294 {
6295         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6296         int cpu = smp_processor_id();
6297         int new_cpu = prev_cpu;
6298         int want_affine = 0;
6299         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6300
6301         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6302                 record_wakee(p);
6303                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6304                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6305         }
6306
6307         rcu_read_lock();
6308         for_each_domain(cpu, tmp) {
6309                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6310                         break;
6311
6312                 /*
6313                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6314                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6315                  */
6316                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6317                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6318                         if (cpu != prev_cpu)
6319                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6320
6321                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6322                         break;
6323                 }
6324
6325                 if (tmp->flags & sd_flag)
6326                         sd = tmp;
6327                 else if (!want_affine)
6328                         break;
6329         }
6330
6331         if (unlikely(sd)) {
6332                 /* Slow path */
6333                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6334         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6335                 /* Fast path */
6336
6337                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6338
6339                 if (want_affine)
6340                         current->recent_used_cpu = cpu;
6341         }
6342         rcu_read_unlock();
6343
6344         return new_cpu;
6345 }
6346
6347 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6348
6349 /*
6350  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6351  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6352  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6353  */
6354 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6355 {
6356         /*
6357          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6358          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6359          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6360          * the task on the new runqueue.
6361          */
6362         if (p->state == TASK_WAKING) {
6363                 struct sched_entity *se = &p->se;
6364                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6365                 u64 min_vruntime;
6366
6367 #ifndef CONFIG_64BIT
6368                 u64 min_vruntime_copy;
6369
6370                 do {
6371                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6372                         smp_rmb();
6373                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6374                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6375 #else
6376                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6377 #endif
6378
6379                 se->vruntime -= min_vruntime;
6380         }
6381
6382         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6383                 /*
6384                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6385                  * rq->lock and can modify state directly.
6386                  */
6387                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6388                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6389
6390         } else {
6391                 /*
6392                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6393                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6394                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6395                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6396                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6397                  * sounds not bad.
6398                  */
6399                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6400         }
6401
6402         /* Tell new CPU we are migrated */
6403         p->se.avg.last_update_time = 0;
6404
6405         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6406         p->se.exec_start = 0;
6407
6408         update_scan_period(p, new_cpu);
6409 }
6410
6411 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6412 {
6413         remove_entity_load_avg(&p->se);
6414 }
6415 #endif /* CONFIG_SMP */
6416
6417 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6418 {
6419         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6420
6421         /*
6422          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6423          * to virtual-time in his units.
6424          *
6425          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6426          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6427          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6428          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6429          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6430          *
6431          * This is especially important for buddies when the leftmost
6432          * task is higher priority than the buddy.
6433          */
6434         return calc_delta_fair(gran, se);
6435 }
6436
6437 /*
6438  * Should 'se' preempt 'curr'.
6439  *
6440  *             |s1
6441  *        |s2
6442  *   |s3
6443  *         g
6444  *      |<--->|c
6445  *
6446  *  w(c, s1) = -1
6447  *  w(c, s2) =  0
6448  *  w(c, s3) =  1
6449  *
6450  */
6451 static int
6452 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6453 {
6454         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6455
6456         if (vdiff <= 0)
6457                 return -1;
6458
6459         gran = wakeup_gran(se);
6460         if (vdiff > gran)
6461                 return 1;
6462
6463         return 0;
6464 }
6465
6466 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6467 {
6468         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6469                 return;
6470
6471         for_each_sched_entity(se) {
6472                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6473                         return;
6474                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6475         }
6476 }
6477
6478 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6479 {
6480         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6481                 return;
6482
6483         for_each_sched_entity(se) {
6484                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6485                         return;
6486                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6487         }
6488 }
6489
6490 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6491 {
6492         for_each_sched_entity(se)
6493                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6494 }
6495
6496 /*
6497  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6498  */
6499 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6500 {
6501         struct task_struct *curr = rq->curr;
6502         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6503         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6504         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6505         int next_buddy_marked = 0;
6506
6507         if (unlikely(se == pse))
6508                 return;
6509
6510         /*
6511          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6512          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6513          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6514          * next-buddy nomination below.
6515          */
6516         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6517                 return;
6518
6519         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6520                 set_next_buddy(pse);
6521                 next_buddy_marked = 1;
6522         }
6523
6524         /*
6525          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6526          * wake up path.
6527          *
6528          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6529          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6530          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6531          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6532          * below.
6533          */
6534         if (test_tsk_need_resched(curr))
6535                 return;
6536
6537         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6538         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6539             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6540                 goto preempt;
6541
6542         /*
6543          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6544          * is driven by the tick):
6545          */
6546         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6547                 return;
6548
6549         find_matching_se(&se, &pse);
6550         update_curr(cfs_rq_of(se));
6551         BUG_ON(!pse);
6552         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6553                 /*
6554                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6555                  * triggering this preemption.
6556                  */
6557                 if (!next_buddy_marked)
6558                         set_next_buddy(pse);
6559                 goto preempt;
6560         }
6561
6562         return;
6563
6564 preempt:
6565         resched_curr(rq);
6566         /*
6567          * Only set the backward buddy when the current task is still
6568          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6569          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6570          * point, either of which can * drop the rq lock.
6571          *
6572          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6573          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6574          */
6575         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6576                 return;
6577
6578         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6579                 set_last_buddy(se);
6580 }
6581
6582 static struct task_struct *
6583 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6584 {
6585         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6586         struct sched_entity *se;
6587         struct task_struct *p;
6588         int new_tasks;
6589
6590 again:
6591         if (!cfs_rq->nr_running)
6592                 goto idle;
6593
6594 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6595         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6596                 goto simple;
6597
6598         /*
6599          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6600          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6601          *
6602          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6603          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6604          */
6605
6606         do {
6607                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6608
6609                 /*
6610                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6611                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6612                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6613                  * forget we've ever seen it.
6614                  */
6615                 if (curr) {
6616                         if (curr->on_rq)
6617                                 update_curr(cfs_rq);
6618                         else
6619                                 curr = NULL;
6620
6621                         /*
6622                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6623                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6624                          * Therefore the nr_running test will indeed
6625                          * be correct.
6626                          */
6627                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6628                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6629
6630                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6631                                         goto idle;
6632
6633                                 goto simple;
6634                         }
6635                 }
6636
6637                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6638                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6639         } while (cfs_rq);
6640
6641         p = task_of(se);
6642
6643         /*
6644          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6645          * is a different task than we started out with, try and touch the
6646          * least amount of cfs_rqs.
6647          */
6648         if (prev != p) {
6649                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6650
6651                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6652                         int se_depth = se->depth;
6653                         int pse_depth = pse->depth;
6654
6655                         if (se_depth <= pse_depth) {
6656                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6657                                 pse = parent_entity(pse);
6658                         }
6659                         if (se_depth >= pse_depth) {
6660                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6661                                 se = parent_entity(se);
6662                         }
6663                 }
6664
6665                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6666                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6667         }
6668
6669         goto done;
6670 simple:
6671 #endif
6672
6673         put_prev_task(rq, prev);
6674
6675         do {
6676                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6677                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6678                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6679         } while (cfs_rq);
6680
6681         p = task_of(se);
6682
6683 done: __maybe_unused;
6684 #ifdef CONFIG_SMP
6685         /*
6686          * Move the next running task to the front of
6687          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6688          * one.
6689          */
6690         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6691 #endif
6692
6693         if (hrtick_enabled(rq))
6694                 hrtick_start_fair(rq, p);
6695
6696         return p;
6697
6698 idle:
6699         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6700
6701         /*
6702          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6703          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6704          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6705          */
6706         if (new_tasks < 0)
6707                 return RETRY_TASK;
6708
6709         if (new_tasks > 0)
6710                 goto again;
6711
6712         return NULL;
6713 }
6714
6715 /*
6716  * Account for a descheduled task:
6717  */
6718 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6719 {
6720         struct sched_entity *se = &prev->se;
6721         struct cfs_rq *cfs_rq;
6722
6723         for_each_sched_entity(se) {
6724                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6725                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6726         }
6727 }
6728
6729 /*
6730  * sched_yield() is very simple
6731  *
6732  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6733  */
6734 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6735 {
6736         struct task_struct *curr = rq->curr;
6737         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6738         struct sched_entity *se = &curr->se;
6739
6740         /*
6741          * Are we the only task in the tree?
6742          */
6743         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6744                 return;
6745
6746         clear_buddies(cfs_rq, se);
6747
6748         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6749                 update_rq_clock(rq);
6750                 /*
6751                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6752                  */
6753                 update_curr(cfs_rq);
6754                 /*
6755                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6756                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6757                  * and double the fastpath cost.
6758                  */
6759                 rq_clock_skip_update(rq);
6760         }
6761
6762         set_skip_buddy(se);
6763 }
6764
6765 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6766 {
6767         struct sched_entity *se = &p->se;
6768
6769         /* throttled hierarchies are not runnable */
6770         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6771                 return false;
6772
6773         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6774         set_next_buddy(se);
6775
6776         yield_task_fair(rq);
6777
6778         return true;
6779 }
6780
6781 #ifdef CONFIG_SMP
6782 /**************************************************
6783  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6784  *
6785  * BASICS
6786  *
6787  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6788  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6789  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6790  *
6791  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6792  *
6793  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6794  * W_i,0 is defined as:
6795  *
6796  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6797  *
6798  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6799  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6800  *
6801  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6802  * weight:
6803  *
6804  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6805  *
6806  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6807  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6808  * can also include other factors [XXX].
6809  *
6810  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6811  * directly from (1):
6812  *
6813  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6814  *
6815  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6816  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6817  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6818  *
6819  * [XXX expand on:
6820  *     - infeasible weights;
6821  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6822  *
6823  *
6824  * SCHED DOMAINS
6825  *
6826  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6827  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6828  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6829  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6830  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6831  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6832  * the groups.
6833  *
6834  * This yields:
6835  *
6836  *     log_2 n     1     n
6837  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6838  *     i = 0      2^i   2^i
6839  *                               `- size of each group
6840  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
6841  *         |         `- freq
6842  *         `- sum over all levels
6843  *
6844  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6845  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6846  *
6847  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6848  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
6849  *
6850  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6851  *
6852  *             log_2 n
6853  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6854  *             k = 0
6855  *
6856  * And you'll find that:
6857  *
6858  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6859  *
6860  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
6861  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6862  * of:
6863  *
6864  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6865  *
6866  *
6867  * WORK CONSERVING
6868  *
6869  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6870  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
6871  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6872  *
6873  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6874  * time.
6875  *
6876  * [XXX more?]
6877  *
6878  *
6879  * CGROUPS
6880  *
6881  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6882  *
6883  *                                s_k,i
6884  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6885  *                                 S_k
6886  *
6887  * Where
6888  *
6889  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6890  *
6891  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
6892  *
6893  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6894  * property.
6895  *
6896  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6897  *      rewrite all of this once again.]
6898  */
6899
6900 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6901
6902 enum fbq_type { regular, remote, all };
6903
6904 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6905 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6906 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6907 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6908 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
6909 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
6910
6911 struct lb_env {
6912         struct sched_domain     *sd;
6913
6914         struct rq               *src_rq;
6915         int                     src_cpu;
6916
6917         int                     dst_cpu;
6918         struct rq               *dst_rq;
6919
6920         struct cpumask          *dst_grpmask;
6921         int                     new_dst_cpu;
6922         enum cpu_idle_type      idle;
6923         long                    imbalance;
6924         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6925         struct cpumask          *cpus;
6926
6927         unsigned int            flags;
6928
6929         unsigned int            loop;
6930         unsigned int            loop_break;
6931         unsigned int            loop_max;
6932
6933         enum fbq_type           fbq_type;
6934         struct list_head        tasks;
6935 };
6936
6937 /*
6938  * Is this task likely cache-hot:
6939  */
6940 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6941 {
6942         s64 delta;
6943
6944         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6945
6946         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6947                 return 0;
6948
6949         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6950                 return 0;
6951
6952         /*
6953          * Buddy candidates are cache hot:
6954          */
6955         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6956                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6957                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6958                 return 1;
6959
6960         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6961                 return 1;
6962         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6963                 return 0;
6964
6965         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6966
6967         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6968 }
6969
6970 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6971 /*
6972  * Returns 1, if task migration degrades locality
6973  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6974  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6975  */
6976 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6977 {
6978         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6979         unsigned long src_weight, dst_weight;
6980         int src_nid, dst_nid, dist;
6981
6982         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6983                 return -1;
6984
6985         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6986                 return -1;
6987
6988         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6989         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6990
6991         if (src_nid == dst_nid)
6992                 return -1;
6993
6994         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6995         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6996                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6997                         return 1;
6998                 else
6999                         return -1;
7000         }
7001
7002         /* Encourage migration to the preferred node. */
7003         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7004                 return 0;
7005
7006         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7007         if (env->idle == CPU_IDLE)
7008                 return -1;
7009
7010         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7011         if (numa_group) {
7012                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7013                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7014         } else {
7015                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7016                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7017         }
7018
7019         return dst_weight < src_weight;
7020 }
7021
7022 #else
7023 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7024                                              struct lb_env *env)
7025 {
7026         return -1;
7027 }
7028 #endif
7029
7030 /*
7031  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7032  */
7033 static
7034 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7035 {
7036         int tsk_cache_hot;
7037
7038         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7039
7040         /*
7041          * We do not migrate tasks that are:
7042          * 1) throttled_lb_pair, or
7043          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7044          * 3) running (obviously), or
7045          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7046          */
7047         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7048                 return 0;
7049
7050         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7051                 int cpu;
7052
7053                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7054
7055                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7056
7057                 /*
7058                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7059                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7060                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7061                  *
7062                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7063                  * already computed one in current iteration.
7064                  */
7065                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7066                         return 0;
7067
7068                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7069                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7070                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7071                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7072                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7073                                 break;
7074                         }
7075                 }
7076
7077                 return 0;
7078         }
7079
7080         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7081         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7082
7083         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7084                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7085                 return 0;
7086         }
7087
7088         /*
7089          * Aggressive migration if:
7090          * 1) destination numa is preferred
7091          * 2) task is cache cold, or
7092          * 3) too many balance attempts have failed.
7093          */
7094         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7095         if (tsk_cache_hot == -1)
7096                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7097
7098         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7099             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7100                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7101                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7102                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7103                 }
7104                 return 1;
7105         }
7106
7107         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7108         return 0;
7109 }
7110
7111 /*
7112  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7113  */
7114 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7115 {
7116         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7117
7118         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7119         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7120         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7121 }
7122
7123 /*
7124  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7125  * part of active balancing operations within "domain".
7126  *
7127  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7128  */
7129 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7130 {
7131         struct task_struct *p;
7132
7133         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7134
7135         list_for_each_entry_reverse(p,
7136                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7137                 if (!can_migrate_task(p, env))
7138                         continue;
7139
7140                 detach_task(p, env);
7141
7142                 /*
7143                  * Right now, this is only the second place where
7144                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7145                  * so we can safely collect stats here rather than
7146                  * inside detach_tasks().
7147                  */
7148                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7149                 return p;
7150         }
7151         return NULL;
7152 }
7153
7154 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7155
7156 /*
7157  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7158  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7159  *
7160  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7161  */
7162 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7163 {
7164         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7165         struct task_struct *p;
7166         unsigned long load;
7167         int detached = 0;
7168
7169         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7170
7171         if (env->imbalance <= 0)
7172                 return 0;
7173
7174         while (!list_empty(tasks)) {
7175                 /*
7176                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7177                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7178                  */
7179                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7180                         break;
7181
7182                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7183
7184                 env->loop++;
7185                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7186                 if (env->loop > env->loop_max)
7187                         break;
7188
7189                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7190                 if (env->loop > env->loop_break) {
7191                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7192                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7193                         break;
7194                 }
7195
7196                 if (!can_migrate_task(p, env))
7197                         goto next;
7198
7199                 load = task_h_load(p);
7200
7201                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7202                         goto next;
7203
7204                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7205                         goto next;
7206
7207                 detach_task(p, env);
7208                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7209
7210                 detached++;
7211                 env->imbalance -= load;
7212
7213 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7214                 /*
7215                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7216                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7217                  * the critical section.
7218                  */
7219                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7220                         break;
7221 #endif
7222
7223                 /*
7224                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7225                  * weighted load.
7226                  */
7227                 if (env->imbalance <= 0)
7228                         break;
7229
7230                 continue;
7231 next:
7232                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7233         }
7234
7235         /*
7236          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7237          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7238          * than inside detach_one_task().
7239          */
7240         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7241
7242         return detached;
7243 }
7244
7245 /*
7246  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7247  */
7248 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7249 {
7250         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7251
7252         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7253         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7254         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7255         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7256 }
7257
7258 /*
7259  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7260  * its new rq.
7261  */
7262 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7263 {
7264         struct rq_flags rf;
7265
7266         rq_lock(rq, &rf);
7267         update_rq_clock(rq);
7268         attach_task(rq, p);
7269         rq_unlock(rq, &rf);
7270 }
7271
7272 /*
7273  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7274  * new rq.
7275  */
7276 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7277 {
7278         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7279         struct task_struct *p;
7280         struct rq_flags rf;
7281
7282         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7283         update_rq_clock(env->dst_rq);
7284
7285         while (!list_empty(tasks)) {
7286                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7287                 list_del_init(&p->se.group_node);
7288
7289                 attach_task(env->dst_rq, p);
7290         }
7291
7292         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7293 }
7294
7295 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7296 {
7297         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7298                 return true;
7299
7300         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7301                 return true;
7302
7303         return false;
7304 }
7305
7306 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7307 {
7308         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7309                 return true;
7310
7311         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7312                 return true;
7313
7314 #if defined(CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING) || defined(CONFIG_PARAVIRT_TIME_ACCOUNTING)
7315         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7316                 return true;
7317 #endif
7318
7319         return false;
7320 }
7321
7322 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7323
7324 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7325 {
7326         if (cfs_rq->load.weight)
7327                 return false;
7328
7329         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7330                 return false;
7331
7332         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7333                 return false;
7334
7335         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7336                 return false;
7337
7338         return true;
7339 }
7340
7341 static void update_blocked_averages(int cpu)
7342 {
7343         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7344         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7345         const struct sched_class *curr_class;
7346         struct rq_flags rf;
7347         bool done = true;
7348
7349         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7350         update_rq_clock(rq);
7351
7352         /*
7353          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7354          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7355          */
7356         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7357                 struct sched_entity *se;
7358
7359                 /* throttled entities do not contribute to load */
7360                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7361                         continue;
7362
7363                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7364                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7365
7366                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7367                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7368                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7369                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7370
7371                 /*
7372                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7373                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7374                  */
7375                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7376                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7377
7378                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7379                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7380                         done = false;
7381         }
7382
7383         curr_class = rq->curr->sched_class;
7384         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7385         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7386         update_irq_load_avg(rq, 0);
7387         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7388         if (others_have_blocked(rq))
7389                 done = false;
7390
7391 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7392         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7393         if (done)
7394                 rq->has_blocked_load = 0;
7395 #endif
7396         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7397 }
7398
7399 /*
7400  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7401  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7402  * group is a fraction of its parents load.
7403  */
7404 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7405 {
7406         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7407         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7408         unsigned long now = jiffies;
7409         unsigned long load;
7410
7411         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7412                 return;
7413
7414         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7415         for_each_sched_entity(se) {
7416                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7417                 cfs_rq->h_load_next = se;
7418                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7419                         break;
7420         }
7421
7422         if (!se) {
7423                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7424                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7425         }
7426
7427         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7428                 load = cfs_rq->h_load;
7429                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7430                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7431                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7432                 cfs_rq->h_load = load;
7433                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7434         }
7435 }
7436
7437 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7438 {
7439         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7440
7441         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7442         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7443                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7444 }
7445 #else
7446 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7447 {
7448         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7449         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7450         const struct sched_class *curr_class;
7451         struct rq_flags rf;
7452
7453         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7454         update_rq_clock(rq);
7455         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7456
7457         curr_class = rq->curr->sched_class;
7458         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7459         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7460         update_irq_load_avg(rq, 0);
7461 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7462         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7463         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7464                 rq->has_blocked_load = 0;
7465 #endif
7466         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7467 }
7468
7469 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7470 {
7471         return p->se.avg.load_avg;
7472 }
7473 #endif
7474
7475 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7476
7477 enum group_type {
7478         group_other = 0,
7479         group_imbalanced,
7480         group_overloaded,
7481 };
7482
7483 /*
7484  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7485  */
7486 struct sg_lb_stats {
7487         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7488         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7489         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7490         unsigned long load_per_task;
7491         unsigned long group_capacity;
7492         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7493         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7494         unsigned int idle_cpus;
7495         unsigned int group_weight;
7496         enum group_type group_type;
7497         int group_no_capacity;
7498 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7499         unsigned int nr_numa_running;
7500         unsigned int nr_preferred_running;
7501 #endif
7502 };
7503
7504 /*
7505  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7506  *               during load balancing.
7507  */
7508 struct sd_lb_stats {
7509         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7510         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7511         unsigned long total_running;
7512         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7513         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7514         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7515
7516         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7517         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7518 };
7519
7520 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7521 {
7522         /*
7523          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7524          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7525          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7526          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7527          */
7528         *sds = (struct sd_lb_stats){
7529                 .busiest = NULL,
7530                 .local = NULL,
7531                 .total_running = 0UL,
7532                 .total_load = 0UL,
7533                 .total_capacity = 0UL,
7534                 .busiest_stat = {
7535                         .avg_load = 0UL,
7536                         .sum_nr_running = 0,
7537                         .group_type = group_other,
7538                 },
7539         };
7540 }
7541
7542 /**
7543  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7544  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7545  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7546  *
7547  * Return: The load index.
7548  */
7549 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7550                                         enum cpu_idle_type idle)
7551 {
7552         int load_idx;
7553
7554         switch (idle) {
7555         case CPU_NOT_IDLE:
7556                 load_idx = sd->busy_idx;
7557                 break;
7558
7559         case CPU_NEWLY_IDLE:
7560                 load_idx = sd->newidle_idx;
7561                 break;
7562         default:
7563                 load_idx = sd->idle_idx;
7564                 break;
7565         }
7566
7567         return load_idx;
7568 }
7569
7570 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7571 {
7572         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7573         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7574         unsigned long used, free;
7575         unsigned long irq;
7576
7577         irq = cpu_util_irq(rq);
7578
7579         if (unlikely(irq >= max))
7580                 return 1;
7581
7582         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7583         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7584
7585         if (unlikely(used >= max))
7586                 return 1;
7587
7588         free = max - used;
7589
7590         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7591 }
7592
7593 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7594 {
7595         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7596         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7597
7598         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7599
7600         if (!capacity)
7601                 capacity = 1;
7602
7603         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7604         sdg->sgc->capacity = capacity;
7605         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7606 }
7607
7608 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7609 {
7610         struct sched_domain *child = sd->child;
7611         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7612         unsigned long capacity, min_capacity;
7613         unsigned long interval;
7614
7615         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7616         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7617         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7618
7619         if (!child) {
7620                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7621                 return;
7622         }
7623
7624         capacity = 0;
7625         min_capacity = ULONG_MAX;
7626
7627         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7628                 /*
7629                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7630                  * span the current group.
7631                  */
7632
7633                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7634                         struct sched_group_capacity *sgc;
7635                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7636
7637                         /*
7638                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7639                          * gets here before we've attached the domains to the
7640                          * runqueues.
7641                          *
7642                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7643                          * in update_cpu_capacity().
7644                          *
7645                          * This avoids capacity from being 0 and
7646                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7647                          */
7648                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7649                                 capacity += capacity_of(cpu);
7650                         } else {
7651                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7652                                 capacity += sgc->capacity;
7653                         }
7654
7655                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7656                 }
7657         } else  {
7658                 /*
7659                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7660                  * span the current group.
7661                  */
7662
7663                 group = child->groups;
7664                 do {
7665                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7666
7667                         capacity += sgc->capacity;
7668                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7669                         group = group->next;
7670                 } while (group != child->groups);
7671         }
7672
7673         sdg->sgc->capacity = capacity;
7674         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7675 }
7676
7677 /*
7678  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7679  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7680  * Return true is the capacity is reduced
7681  */
7682 static inline int
7683 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7684 {
7685         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7686                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7687 }
7688
7689 /*
7690  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7691  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7692  *
7693  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7694  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7695  * Something like:
7696  *
7697  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7698  *              *     * * *
7699  *
7700  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7701  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7702  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7703  *
7704  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7705  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7706  * moving tasks due to affinity constraints.
7707  *
7708  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7709  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7710  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7711  * to create an effective group imbalance.
7712  *
7713  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7714  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7715  * subtle and fragile situation.
7716  */
7717
7718 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7719 {
7720         return group->sgc->imbalance;
7721 }
7722
7723 /*
7724  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7725  * be used by some tasks.
7726  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7727  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7728  * available capacity for CFS tasks.
7729  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7730  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7731  * capacity in meaningful for the load balancer.
7732  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7733  * any benefit for the load balance.
7734  */
7735 static inline bool
7736 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7737 {
7738         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7739                 return true;
7740
7741         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7742                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7743                 return true;
7744
7745         return false;
7746 }
7747
7748 /*
7749  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7750  *  handle.
7751  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7752  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7753  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7754  *  false.
7755  */
7756 static inline bool
7757 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7758 {
7759         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7760                 return false;
7761
7762         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7763                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7764                 return true;
7765
7766         return false;
7767 }
7768
7769 /*
7770  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7771  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7772  */
7773 static inline bool
7774 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7775 {
7776         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7777                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7778 }
7779
7780 static inline enum
7781 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7782                           struct sg_lb_stats *sgs)
7783 {
7784         if (sgs->group_no_capacity)
7785                 return group_overloaded;
7786
7787         if (sg_imbalanced(group))
7788                 return group_imbalanced;
7789
7790         return group_other;
7791 }
7792
7793 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7794 {
7795 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7796         unsigned int cpu = rq->cpu;
7797
7798         if (!rq->has_blocked_load)
7799                 return false;
7800
7801         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7802                 return false;
7803
7804         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7805                 return true;
7806
7807         update_blocked_averages(cpu);
7808
7809         return rq->has_blocked_load;
7810 #else
7811         return false;
7812 #endif
7813 }
7814
7815 /**
7816  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7817  * @env: The load balancing environment.
7818  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7819  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7820  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7821  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7822  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7823  */
7824 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7825                         struct sched_group *group, int load_idx,
7826                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7827                         bool *overload)
7828 {
7829         unsigned long load;
7830         int i, nr_running;
7831
7832         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7833
7834         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7835                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7836
7837                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7838                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
7839
7840                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
7841                 if (local_group)
7842                         load = target_load(i, load_idx);
7843                 else
7844                         load = source_load(i, load_idx);
7845
7846                 sgs->group_load += load;
7847                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7848                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7849
7850                 nr_running = rq->nr_running;
7851                 if (nr_running > 1)
7852                         *overload = true;
7853
7854 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7855                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7856                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7857 #endif
7858                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7859                 /*
7860                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7861                  */
7862                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7863                         sgs->idle_cpus++;
7864         }
7865
7866         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7867         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7868         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7869
7870         if (sgs->sum_nr_running)
7871                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7872
7873         sgs->group_weight = group->group_weight;
7874
7875         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7876         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7877 }
7878
7879 /**
7880  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7881  * @env: The load balancing environment.
7882  * @sds: sched_domain statistics
7883  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7884  * @sgs: sched_group statistics
7885  *
7886  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7887  * busiest group.
7888  *
7889  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7890  * busiest group. %false otherwise.
7891  */
7892 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7893                                    struct sd_lb_stats *sds,
7894                                    struct sched_group *sg,
7895                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7896 {
7897         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7898
7899         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7900                 return true;
7901
7902         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7903                 return false;
7904
7905         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7906                 return false;
7907
7908         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7909                 goto asym_packing;
7910
7911         /*
7912          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7913          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7914          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7915          * power/energy consequences are not considered.
7916          */
7917         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7918             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7919                 return false;
7920
7921 asym_packing:
7922         /* This is the busiest node in its class. */
7923         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7924                 return true;
7925
7926         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
7927         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7928                 return true;
7929         /*
7930          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7931          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7932          * of lower priority than ourself as busy.
7933          */
7934         if (sgs->sum_nr_running &&
7935             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7936                 if (!sds->busiest)
7937                         return true;
7938
7939                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
7940                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7941                                       sg->asym_prefer_cpu))
7942                         return true;
7943         }
7944
7945         return false;
7946 }
7947
7948 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7949 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7950 {
7951         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7952                 return regular;
7953         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7954                 return remote;
7955         return all;
7956 }
7957
7958 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7959 {
7960         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7961                 return regular;
7962         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7963                 return remote;
7964         return all;
7965 }
7966 #else
7967 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7968 {
7969         return all;
7970 }
7971
7972 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7973 {
7974         return regular;
7975 }
7976 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7977
7978 /**
7979  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7980  * @env: The load balancing environment.
7981  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7982  */
7983 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7984 {
7985         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7986         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7987         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7988         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7989         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7990         bool overload = false;
7991
7992         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7993                 prefer_sibling = 1;
7994
7995 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7996         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
7997                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
7998 #endif
7999
8000         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8001
8002         do {
8003                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8004                 int local_group;
8005
8006                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8007                 if (local_group) {
8008                         sds->local = sg;
8009                         sgs = local;
8010
8011                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8012                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8013                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8014                 }
8015
8016                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8017                                                 &overload);
8018
8019                 if (local_group)
8020                         goto next_group;
8021
8022                 /*
8023                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8024                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8025                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8026                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8027                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8028                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8029                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8030                  * the tasks on the system).
8031                  */
8032                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8033                     group_has_capacity(env, local) &&
8034                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8035                         sgs->group_no_capacity = 1;
8036                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8037                 }
8038
8039                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8040                         sds->busiest = sg;
8041                         sds->busiest_stat = *sgs;
8042                 }
8043
8044 next_group:
8045                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8046                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8047                 sds->total_load += sgs->group_load;
8048                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8049
8050                 sg = sg->next;
8051         } while (sg != env->sd->groups);
8052
8053 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8054         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8055             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8056
8057                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8058                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8059         }
8060 #endif
8061
8062         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8063                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8064
8065         if (!env->sd->parent) {
8066                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8067                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8068                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8069         }
8070 }
8071
8072 /**
8073  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8074  *                      sched domain.
8075  *
8076  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8077  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8078  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8079  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8080  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8081  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8082  *
8083  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8084  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8085  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8086  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8087  * number.
8088  *
8089  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8090  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8091  *
8092  * @env: The load balancing environment.
8093  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8094  */
8095 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8096 {
8097         int busiest_cpu;
8098
8099         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8100                 return 0;
8101
8102         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8103                 return 0;
8104
8105         if (!sds->busiest)
8106                 return 0;
8107
8108         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8109         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8110                 return 0;
8111
8112         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8113                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8114                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8115
8116         return 1;
8117 }
8118
8119 /**
8120  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8121  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8122  *                      load balancing.
8123  * @env: The load balancing environment.
8124  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8125  */
8126 static inline
8127 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8128 {
8129         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8130         unsigned int imbn = 2;
8131         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8132         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8133
8134         local = &sds->local_stat;
8135         busiest = &sds->busiest_stat;
8136
8137         if (!local->sum_nr_running)
8138                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8139         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8140                 imbn = 1;
8141
8142         scaled_busy_load_per_task =
8143                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8144                 busiest->group_capacity;
8145
8146         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8147             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8148                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8149                 return;
8150         }
8151
8152         /*
8153          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8154          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8155          * moving them.
8156          */
8157
8158         capa_now += busiest->group_capacity *
8159                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8160         capa_now += local->group_capacity *
8161                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8162         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8163
8164         /* Amount of load we'd subtract */
8165         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8166                 capa_move += busiest->group_capacity *
8167                             min(busiest->load_per_task,
8168                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8169         }
8170
8171         /* Amount of load we'd add */
8172         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8173             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8174                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8175                       local->group_capacity;
8176         } else {
8177                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8178                       local->group_capacity;
8179         }
8180         capa_move += local->group_capacity *
8181                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8182         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8183
8184         /* Move if we gain throughput */
8185         if (capa_move > capa_now)
8186                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8187 }
8188
8189 /**
8190  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8191  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8192  * @env: load balance environment
8193  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8194  */
8195 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8196 {
8197         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8198         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8199
8200         local = &sds->local_stat;
8201         busiest = &sds->busiest_stat;
8202
8203         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8204                 /*
8205                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8206                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8207                  */
8208                 busiest->load_per_task =
8209                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8210         }
8211
8212         /*
8213          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8214          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8215          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8216          * skipped when updating the busiest sg:
8217          */
8218         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8219             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8220                 env->imbalance = 0;
8221                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8222         }
8223
8224         /*
8225          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8226          */
8227         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8228             local->group_type   == group_overloaded) {
8229                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8230                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8231                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8232                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8233                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8234                 } else
8235                         load_above_capacity = ~0UL;
8236         }
8237
8238         /*
8239          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8240          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8241          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8242          * we also don't want to reduce the group load below the group
8243          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8244          */
8245         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8246
8247         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8248         env->imbalance = min(
8249                 max_pull * busiest->group_capacity,
8250                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8251         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8252
8253         /*
8254          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8255          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8256          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8257          * moved
8258          */
8259         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8260                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8261 }
8262
8263 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8264
8265 /**
8266  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8267  * if there is an imbalance.
8268  *
8269  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8270  * to restore balance.
8271  *
8272  * @env: The load balancing environment.
8273  *
8274  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8275  */
8276 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8277 {
8278         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8279         struct sd_lb_stats sds;
8280
8281         init_sd_lb_stats(&sds);
8282
8283         /*
8284          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8285          * this level.
8286          */
8287         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8288         local = &sds.local_stat;
8289         busiest = &sds.busiest_stat;
8290
8291         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8292         if (check_asym_packing(env, &sds))
8293                 return sds.busiest;
8294
8295         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8296         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8297                 goto out_balanced;
8298
8299         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8300         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8301                                                 / sds.total_capacity;
8302
8303         /*
8304          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8305          * work because they assume all things are equal, which typically
8306          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8307          */
8308         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8309                 goto force_balance;
8310
8311         /*
8312          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8313          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8314          */
8315         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8316             busiest->group_no_capacity)
8317                 goto force_balance;
8318
8319         /*
8320          * If the local group is busier than the selected busiest group
8321          * don't try and pull any tasks.
8322          */
8323         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8324                 goto out_balanced;
8325
8326         /*
8327          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8328          * average load.
8329          */
8330         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8331                 goto out_balanced;
8332
8333         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8334                 /*
8335                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8336                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8337                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8338                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8339                  * might end up to just move the imbalance on another group
8340                  */
8341                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8342                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8343                         goto out_balanced;
8344         } else {
8345                 /*
8346                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8347                  * imbalance_pct to be conservative.
8348                  */
8349                 if (100 * busiest->avg_load <=
8350                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8351                         goto out_balanced;
8352         }
8353
8354 force_balance:
8355         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8356         calculate_imbalance(env, &sds);
8357         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8358
8359 out_balanced:
8360         env->imbalance = 0;
8361         return NULL;
8362 }
8363
8364 /*
8365  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8366  */
8367 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8368                                      struct sched_group *group)
8369 {
8370         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8371         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8372         int i;
8373
8374         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8375                 unsigned long capacity, wl;
8376                 enum fbq_type rt;
8377
8378                 rq = cpu_rq(i);
8379                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8380
8381                 /*
8382                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8383                  *  - regular: there are !numa tasks
8384                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8385                  *  - all:     there is no distinction
8386                  *
8387                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8388                  * ignore those when there's better options.
8389                  *
8390                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8391                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8392                  * queue by moving tasks around inside the node.
8393                  *
8394                  * If we cannot move enough load due to this classification
8395                  * the next pass will adjust the group classification and
8396                  * allow migration of more tasks.
8397                  *
8398                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8399                  */
8400                 if (rt > env->fbq_type)
8401                         continue;
8402
8403                 capacity = capacity_of(i);
8404
8405                 wl = weighted_cpuload(rq);
8406
8407                 /*
8408                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8409                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8410                  */
8411
8412                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8413                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8414                         continue;
8415
8416                 /*
8417                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8418                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8419                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8420                  * potentially running at a lower capacity.
8421                  *
8422                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8423                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8424                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8425                  * our previous maximum.
8426                  */
8427                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8428                         busiest_load = wl;
8429                         busiest_capacity = capacity;
8430                         busiest = rq;
8431                 }
8432         }
8433
8434         return busiest;
8435 }
8436
8437 /*
8438  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8439  * so long as it is large enough.
8440  */
8441 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8442
8443 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8444 {
8445         struct sched_domain *sd = env->sd;
8446
8447         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8448
8449                 /*
8450                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8451                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8452                  * highest priority CPUs.
8453                  */
8454                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8455                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8456                         return 1;
8457         }
8458
8459         /*
8460          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8461          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8462          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8463          * available on dst_cpu.
8464          */
8465         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8466             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8467                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8468                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8469                         return 1;
8470         }
8471
8472         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8473 }
8474
8475 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8476
8477 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8478 {
8479         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8480         int cpu, balance_cpu = -1;
8481
8482         /*
8483          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8484          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8485          */
8486         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8487                 return 0;
8488
8489         /*
8490          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8491          * to do the newly idle load balance.
8492          */
8493         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8494                 return 1;
8495
8496         /* Try to find first idle CPU */
8497         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8498                 if (!idle_cpu(cpu))
8499                         continue;
8500
8501                 balance_cpu = cpu;
8502                 break;
8503         }
8504
8505         if (balance_cpu == -1)
8506                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8507
8508         /*
8509          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8510          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8511          */
8512         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8513 }
8514
8515 /*
8516  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8517  * tasks if there is an imbalance.
8518  */
8519 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8520                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8521                         int *continue_balancing)
8522 {
8523         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8524         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8525         struct sched_group *group;
8526         struct rq *busiest;
8527         struct rq_flags rf;
8528         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8529
8530         struct lb_env env = {
8531                 .sd             = sd,
8532                 .dst_cpu        = this_cpu,
8533                 .dst_rq         = this_rq,
8534                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8535                 .idle           = idle,
8536                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8537                 .cpus           = cpus,
8538                 .fbq_type       = all,
8539                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8540         };
8541
8542         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8543
8544         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8545
8546 redo:
8547         if (!should_we_balance(&env)) {
8548                 *continue_balancing = 0;
8549                 goto out_balanced;
8550         }
8551
8552         group = find_busiest_group(&env);
8553         if (!group) {
8554                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8555                 goto out_balanced;
8556         }
8557
8558         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8559         if (!busiest) {
8560                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8561                 goto out_balanced;
8562         }
8563
8564         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8565
8566         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8567
8568         env.src_cpu = busiest->cpu;
8569         env.src_rq = busiest;
8570
8571         ld_moved = 0;
8572         if (busiest->nr_running > 1) {
8573                 /*
8574                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8575                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8576                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8577                  * correctly treated as an imbalance.
8578                  */
8579                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8580                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8581
8582 more_balance:
8583                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8584                 update_rq_clock(busiest);
8585
8586                 /*
8587                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8588                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8589                  */
8590                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8591
8592                 /*
8593                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8594                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8595                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8596                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8597                  * See task_rq_lock() family for the details.
8598                  */
8599
8600                 rq_unlock(busiest, &rf);
8601
8602                 if (cur_ld_moved) {
8603                         attach_tasks(&env);
8604                         ld_moved += cur_ld_moved;
8605                 }
8606
8607                 local_irq_restore(rf.flags);
8608
8609                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8610                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8611                         goto more_balance;
8612                 }
8613
8614                 /*
8615                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8616                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8617                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8618                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8619                  * sched_group.
8620                  *
8621                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8622                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8623                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8624                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8625                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8626                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8627                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8628                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8629                  * This however should not happen so much in practice and
8630                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8631                  * excess load moved.
8632                  */
8633                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8634
8635                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8636                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8637
8638                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8639                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8640                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8641                         env.loop         = 0;
8642                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8643
8644                         /*
8645                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8646                          * need to continue with same src_cpu.
8647                          */
8648                         goto more_balance;
8649                 }
8650
8651                 /*
8652                  * We failed to reach balance because of affinity.
8653                  */
8654                 if (sd_parent) {
8655                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8656
8657                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8658                                 *group_imbalance = 1;
8659                 }
8660
8661                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8662                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8663                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8664                         /*
8665                          * Attempting to continue load balancing at the current
8666                          * sched_domain level only makes sense if there are
8667                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8668                          * pull load from which are not contained within the
8669                          * destination group that is receiving any migrated
8670                          * load.
8671                          */
8672                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8673                                 env.loop = 0;
8674                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8675                                 goto redo;
8676                         }
8677                         goto out_all_pinned;
8678                 }
8679         }
8680
8681         if (!ld_moved) {
8682                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8683                 /*
8684                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8685                  * We do not want newidle balance, which can be very
8686                  * frequent, pollute the failure counter causing
8687                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8688                  */
8689                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8690                         sd->nr_balance_failed++;
8691
8692                 if (need_active_balance(&env)) {
8693                         unsigned long flags;
8694
8695                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8696
8697                         /*
8698                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8699                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8700                          * moved to this_cpu:
8701                          */
8702                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8703                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8704                                                             flags);
8705                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8706                                 goto out_one_pinned;
8707                         }
8708
8709                         /*
8710                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8711                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8712                          * only after active load balance is finished.
8713                          */
8714                         if (!busiest->active_balance) {
8715                                 busiest->active_balance = 1;
8716                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8717                                 active_balance = 1;
8718                         }
8719                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8720
8721                         if (active_balance) {
8722                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8723                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8724                                         &busiest->active_balance_work);
8725                         }
8726
8727                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8728                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8729                 }
8730         } else
8731                 sd->nr_balance_failed = 0;
8732
8733         if (likely(!active_balance)) {
8734                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8735                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8736         } else {
8737                 /*
8738                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8739                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8740                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8741                  * detach_tasks).
8742                  */
8743                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8744                         sd->balance_interval *= 2;
8745         }
8746
8747         goto out;
8748
8749 out_balanced:
8750         /*
8751          * We reach balance although we may have faced some affinity
8752          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8753          */
8754         if (sd_parent) {
8755                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8756
8757                 if (*group_imbalance)
8758                         *group_imbalance = 0;
8759         }
8760
8761 out_all_pinned:
8762         /*
8763          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8764          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8765          * can try to migrate them.
8766          */
8767         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8768
8769         sd->nr_balance_failed = 0;
8770
8771 out_one_pinned:
8772         /* tune up the balancing interval */
8773         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8774                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8775                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8776                 sd->balance_interval *= 2;
8777
8778         ld_moved = 0;
8779 out:
8780         return ld_moved;
8781 }
8782
8783 static inline unsigned long
8784 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8785 {
8786         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8787
8788         if (cpu_busy)
8789                 interval *= sd->busy_factor;
8790
8791         /* scale ms to jiffies */
8792         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8793         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8794
8795         return interval;
8796 }
8797
8798 static inline void
8799 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8800 {
8801         unsigned long interval, next;
8802
8803         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8804         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8805         next = sd->last_balance + interval;
8806
8807         if (time_after(*next_balance, next))
8808                 *next_balance = next;
8809 }
8810
8811 /*
8812  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
8813  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8814  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8815  * avoids physical / logical imbalances.
8816  */
8817 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8818 {
8819         struct rq *busiest_rq = data;
8820         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8821         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8822         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8823         struct sched_domain *sd;
8824         struct task_struct *p = NULL;
8825         struct rq_flags rf;
8826
8827         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8828         /*
8829          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8830          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8831          * inactive CPUs.
8832          */
8833         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8834                 goto out_unlock;
8835
8836         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
8837         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8838                      !busiest_rq->active_balance))
8839                 goto out_unlock;
8840
8841         /* Is there any task to move? */
8842         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8843                 goto out_unlock;
8844
8845         /*
8846          * This condition is "impossible", if it occurs
8847          * we need to fix it. Originally reported by
8848          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
8849          */
8850         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8851
8852         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8853         rcu_read_lock();
8854         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8855                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8856                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8857                                 break;
8858         }
8859
8860         if (likely(sd)) {
8861                 struct lb_env env = {
8862                         .sd             = sd,
8863                         .dst_cpu        = target_cpu,
8864                         .dst_rq         = target_rq,
8865                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8866                         .src_rq         = busiest_rq,
8867                         .idle           = CPU_IDLE,
8868                         /*
8869                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8870                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8871                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8872                          * about DST_PINNED.
8873                          */
8874                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8875                 };
8876
8877                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8878                 update_rq_clock(busiest_rq);
8879
8880                 p = detach_one_task(&env);
8881                 if (p) {
8882                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8883                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8884                         sd->nr_balance_failed = 0;
8885                 } else {
8886                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8887                 }
8888         }
8889         rcu_read_unlock();
8890 out_unlock:
8891         busiest_rq->active_balance = 0;
8892         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8893
8894         if (p)
8895                 attach_one_task(target_rq, p);
8896
8897         local_irq_enable();
8898
8899         return 0;
8900 }
8901
8902 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8903
8904 /*
8905  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8906  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8907  */
8908 void update_max_interval(void)
8909 {
8910         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8911 }
8912
8913 /*
8914  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8915  * and initiates a balancing operation if so.
8916  *
8917  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8918  */
8919 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8920 {
8921         int continue_balancing = 1;
8922         int cpu = rq->cpu;
8923         unsigned long interval;
8924         struct sched_domain *sd;
8925         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8926         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8927         int update_next_balance = 0;
8928         int need_serialize, need_decay = 0;
8929         u64 max_cost = 0;
8930
8931         rcu_read_lock();
8932         for_each_domain(cpu, sd) {
8933                 /*
8934                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8935                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8936                  */
8937                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8938                         sd->max_newidle_lb_cost =
8939                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8940                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8941                         need_decay = 1;
8942                 }
8943                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8944
8945                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8946                         continue;
8947
8948                 /*
8949                  * Stop the load balance at this level. There is another
8950                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8951                  * actively.
8952                  */
8953                 if (!continue_balancing) {
8954                         if (need_decay)
8955                                 continue;
8956                         break;
8957                 }
8958
8959                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8960
8961                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8962                 if (need_serialize) {
8963                         if (!spin_trylock(&balancing))
8964                                 goto out;
8965                 }
8966
8967                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8968                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8969                                 /*
8970                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8971                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8972                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8973                                  */
8974                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8975                         }
8976                         sd->last_balance = jiffies;
8977                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8978                 }
8979                 if (need_serialize)
8980                         spin_unlock(&balancing);
8981 out:
8982                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8983                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8984                         update_next_balance = 1;
8985                 }
8986         }
8987         if (need_decay) {
8988                 /*
8989                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8990                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8991                  */
8992                 rq->max_idle_balance_cost =
8993                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8994         }
8995         rcu_read_unlock();
8996
8997         /*
8998          * next_balance will be updated only when there is a need.
8999          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9000          * updated.
9001          */
9002         if (likely(update_next_balance)) {
9003                 rq->next_balance = next_balance;
9004
9005 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9006                 /*
9007                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9008                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9009                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9010                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9011                  * balance for itself and we need to update the
9012                  * nohz.next_balance accordingly.
9013                  */
9014                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9015                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9016 #endif
9017         }
9018 }
9019
9020 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9021 {
9022         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9023 }
9024
9025 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9026 /*
9027  * idle load balancing details
9028  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9029  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9030  *   load balancing for all the idle CPUs.
9031  */
9032
9033 static inline int find_new_ilb(void)
9034 {
9035         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9036
9037         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9038                 return ilb;
9039
9040         return nr_cpu_ids;
9041 }
9042
9043 /*
9044  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9045  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9046  * CPU (if there is one).
9047  */
9048 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9049 {
9050         int ilb_cpu;
9051
9052         nohz.next_balance++;
9053
9054         ilb_cpu = find_new_ilb();
9055
9056         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9057                 return;
9058
9059         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9060         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9061                 return;
9062
9063         /*
9064          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9065          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9066          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9067          * will be run before returning from the IPI.
9068          */
9069         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9070 }
9071
9072 /*
9073  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9074  * of an idle cpu in the system.
9075  *   - This rq has more than one task.
9076  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9077  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9078  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9079  *     multiple busy cpu.
9080  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9081  *     domain span are idle.
9082  */
9083 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9084 {
9085         unsigned long now = jiffies;
9086         struct sched_domain_shared *sds;
9087         struct sched_domain *sd;
9088         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9089         unsigned int flags = 0;
9090
9091         if (unlikely(rq->idle_balance))
9092                 return;
9093
9094         /*
9095          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9096          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9097          */
9098         nohz_balance_exit_idle(rq);
9099
9100         /*
9101          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9102          * balancing.
9103          */
9104         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9105                 return;
9106
9107         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9108             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9109                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9110
9111         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9112                 goto out;
9113
9114         if (rq->nr_running >= 2) {
9115                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9116                 goto out;
9117         }
9118
9119         rcu_read_lock();
9120         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9121         if (sds) {
9122                 /*
9123                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9124                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9125                  */
9126                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9127                 if (nr_busy > 1) {
9128                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9129                         goto unlock;
9130                 }
9131
9132         }
9133
9134         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9135         if (sd) {
9136                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9137                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9138                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9139                         goto unlock;
9140                 }
9141         }
9142
9143         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9144         if (sd) {
9145                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9146                         if (i == cpu ||
9147                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9148                                 continue;
9149
9150                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9151                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9152                                 goto unlock;
9153                         }
9154                 }
9155         }
9156 unlock:
9157         rcu_read_unlock();
9158 out:
9159         if (flags)
9160                 kick_ilb(flags);
9161 }
9162
9163 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9164 {
9165         struct sched_domain *sd;
9166
9167         rcu_read_lock();
9168         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9169
9170         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9171                 goto unlock;
9172         sd->nohz_idle = 0;
9173
9174         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9175 unlock:
9176         rcu_read_unlock();
9177 }
9178
9179 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9180 {
9181         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9182
9183         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9184                 return;
9185
9186         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9187         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9188         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9189
9190         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9191 }
9192
9193 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9194 {
9195         struct sched_domain *sd;
9196
9197         rcu_read_lock();
9198         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9199
9200         if (!sd || sd->nohz_idle)
9201                 goto unlock;
9202         sd->nohz_idle = 1;
9203
9204         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9205 unlock:
9206         rcu_read_unlock();
9207 }
9208
9209 /*
9210  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9211  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9212  */
9213 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9214 {
9215         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9216
9217         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9218
9219         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9220         if (!cpu_active(cpu))
9221                 return;
9222
9223         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9224         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9225                 return;
9226
9227         /*
9228          * Can be set safely without rq->lock held
9229          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9230          * rq->lock is held during the check and the clear
9231          */
9232         rq->has_blocked_load = 1;
9233
9234         /*
9235          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9236          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9237          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9238          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9239          */
9240         if (rq->nohz_tick_stopped)
9241                 goto out;
9242
9243         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9244         if (on_null_domain(rq))
9245                 return;
9246
9247         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9248
9249         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9250         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9251
9252         /*
9253          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9254          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9255          * store.
9256          */
9257         smp_mb__after_atomic();
9258
9259         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9260
9261 out:
9262         /*
9263          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9264          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9265          */
9266         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9267 }
9268
9269 /*
9270  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9271  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9272  * tasks movement depending of flags.
9273  * The function returns false if the loop has stopped before running
9274  * through all idle CPUs.
9275  */
9276 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9277                                enum cpu_idle_type idle)
9278 {
9279         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9280         unsigned long now = jiffies;
9281         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9282         bool has_blocked_load = false;
9283         int update_next_balance = 0;
9284         int this_cpu = this_rq->cpu;
9285         int balance_cpu;
9286         int ret = false;
9287         struct rq *rq;
9288
9289         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9290
9291         /*
9292          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9293          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9294          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9295          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9296          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9297          * check the load of an idle cpu.
9298          */
9299         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9300
9301         /*
9302          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9303          * store from nohz_balance_enter_idle().
9304          */
9305         smp_mb();
9306
9307         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9308                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9309                         continue;
9310
9311                 /*
9312                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9313                  * work being done for other CPUs. Next load
9314                  * balancing owner will pick it up.
9315                  */
9316                 if (need_resched()) {
9317                         has_blocked_load = true;
9318                         goto abort;
9319                 }
9320
9321                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9322
9323                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9324
9325                 /*
9326                  * If time for next balance is due,
9327                  * do the balance.
9328                  */
9329                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9330                         struct rq_flags rf;
9331
9332                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9333                         update_rq_clock(rq);
9334                         cpu_load_update_idle(rq);
9335                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9336
9337                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9338                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9339                 }
9340
9341                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9342                         next_balance = rq->next_balance;
9343                         update_next_balance = 1;
9344                 }
9345         }
9346
9347         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9348         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9349                 update_blocked_averages(this_cpu);
9350                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9351         }
9352
9353         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9354                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9355
9356         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9357                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9358
9359         /* The full idle balance loop has been done */
9360         ret = true;
9361
9362 abort:
9363         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9364         if (has_blocked_load)
9365                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9366
9367         /*
9368          * next_balance will be updated only when there is a need.
9369          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9370          * updated.
9371          */
9372         if (likely(update_next_balance))
9373                 nohz.next_balance = next_balance;
9374
9375         return ret;
9376 }
9377
9378 /*
9379  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9380  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9381  */
9382 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9383 {
9384         int this_cpu = this_rq->cpu;
9385         unsigned int flags;
9386
9387         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9388                 return false;
9389
9390         if (idle != CPU_IDLE) {
9391                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9392                 return false;
9393         }
9394
9395         /*
9396          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9397          */
9398         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9399         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9400                 return false;
9401
9402         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9403
9404         return true;
9405 }
9406
9407 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9408 {
9409         int this_cpu = this_rq->cpu;
9410
9411         /*
9412          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9413          * housekeeping
9414          */
9415         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9416                 return;
9417
9418         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9419         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9420                 return;
9421
9422         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9423         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9424             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9425                 return;
9426
9427         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9428         /*
9429          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9430          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9431          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9432          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9433          */
9434         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9435                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9436         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9437 }
9438
9439 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9440 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9441
9442 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9443 {
9444         return false;
9445 }
9446
9447 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9448 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9449
9450 /*
9451  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9452  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9453  */
9454 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9455 {
9456         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9457         int this_cpu = this_rq->cpu;
9458         struct sched_domain *sd;
9459         int pulled_task = 0;
9460         u64 curr_cost = 0;
9461
9462         /*
9463          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9464          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9465          */
9466         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9467
9468         /*
9469          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9470          */
9471         if (!cpu_active(this_cpu))
9472                 return 0;
9473
9474         /*
9475          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9476          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9477          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9478          * re-start the picking loop.
9479          */
9480         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9481
9482         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9483             !this_rq->rd->overload) {
9484
9485                 rcu_read_lock();
9486                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9487                 if (sd)
9488                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9489                 rcu_read_unlock();
9490
9491                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9492
9493                 goto out;
9494         }
9495
9496         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9497
9498         update_blocked_averages(this_cpu);
9499         rcu_read_lock();
9500         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9501                 int continue_balancing = 1;
9502                 u64 t0, domain_cost;
9503
9504                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9505                         continue;
9506
9507                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9508                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9509                         break;
9510                 }
9511
9512                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9513                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9514
9515                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9516                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9517                                                    &continue_balancing);
9518
9519                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9520                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9521                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9522
9523                         curr_cost += domain_cost;
9524                 }
9525
9526                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9527
9528                 /*
9529                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9530                  * now runnable tasks on this rq.
9531                  */
9532                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9533                         break;
9534         }
9535         rcu_read_unlock();
9536
9537         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9538
9539         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9540                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9541
9542 out:
9543         /*
9544          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9545          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9546          * pretend we pulled a task.
9547          */
9548         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9549                 pulled_task = 1;
9550
9551         /* Move the next balance forward */
9552         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9553                 this_rq->next_balance = next_balance;
9554
9555         /* Is there a task of a high priority class? */
9556         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9557                 pulled_task = -1;
9558
9559         if (pulled_task)
9560                 this_rq->idle_stamp = 0;
9561
9562         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9563
9564         return pulled_task;
9565 }
9566
9567 /*
9568  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9569  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9570  */
9571 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9572 {
9573         struct rq *this_rq = this_rq();
9574         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9575                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9576
9577         /*
9578          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9579          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9580          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9581          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9582          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9583          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9584          */
9585         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9586                 return;
9587
9588         /* normal load balance */
9589         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9590         rebalance_domains(this_rq, idle);
9591 }
9592
9593 /*
9594  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9595  */
9596 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9597 {
9598         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9599         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9600                 return;
9601
9602         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9603                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9604
9605         nohz_balancer_kick(rq);
9606 }
9607
9608 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9609 {
9610         update_sysctl();
9611
9612         update_runtime_enabled(rq);
9613 }
9614
9615 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9616 {
9617         update_sysctl();
9618
9619         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9620         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9621 }
9622
9623 #endif /* CONFIG_SMP */
9624
9625 /*
9626  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9627  *
9628  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9629  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9630  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9631  * parameters.
9632  */
9633 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9634 {
9635         struct cfs_rq *cfs_rq;
9636         struct sched_entity *se = &curr->se;
9637
9638         for_each_sched_entity(se) {
9639                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9640                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9641         }
9642
9643         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9644                 task_tick_numa(rq, curr);
9645 }
9646
9647 /*
9648  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9649  *  - child not yet on the tasklist
9650  *  - preemption disabled
9651  */
9652 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9653 {
9654         struct cfs_rq *cfs_rq;
9655         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9656         struct rq *rq = this_rq();
9657         struct rq_flags rf;
9658
9659         rq_lock(rq, &rf);
9660         update_rq_clock(rq);
9661
9662         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9663         curr = cfs_rq->curr;
9664         if (curr) {
9665                 update_curr(cfs_rq);
9666                 se->vruntime = curr->vruntime;
9667         }
9668         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9669
9670         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9671                 /*
9672                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9673                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9674                  */
9675                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9676                 resched_curr(rq);
9677         }
9678
9679         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9680         rq_unlock(rq, &rf);
9681 }
9682
9683 /*
9684  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9685  * the current task.
9686  */
9687 static void
9688 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9689 {
9690         if (!task_on_rq_queued(p))
9691                 return;
9692
9693         /*
9694          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9695          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9696          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9697          */
9698         if (rq->curr == p) {
9699                 if (p->prio > oldprio)
9700                         resched_curr(rq);
9701         } else
9702                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9703 }
9704
9705 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9706 {
9707         struct sched_entity *se = &p->se;
9708
9709         /*
9710          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9711          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9712          * vruntime.
9713          */
9714         if (p->on_rq)
9715                 return true;
9716
9717         /*
9718          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9719          * But there are some cases where it has already been normalized:
9720          *
9721          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9722          *   wake_up_new_task().
9723          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9724          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9725          */
9726         if (!se->sum_exec_runtime ||
9727             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
9728                 return true;
9729
9730         return false;
9731 }
9732
9733 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9734 /*
9735  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9736  * visible to the root
9737  */
9738 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9739 {
9740         struct cfs_rq *cfs_rq;
9741
9742         /* Start to propagate at parent */
9743         se = se->parent;
9744
9745         for_each_sched_entity(se) {
9746                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9747
9748                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9749                         break;
9750
9751                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9752         }
9753 }
9754 #else
9755 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9756 #endif
9757
9758 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9759 {
9760         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9761
9762         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9763         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9764         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9765         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9766         propagate_entity_cfs_rq(se);
9767 }
9768
9769 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9770 {
9771         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9772
9773 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9774         /*
9775          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9776          * class maintain depth value), reset depth properly.
9777          */
9778         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9779 #endif
9780
9781         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9782         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9783         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9784         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9785         propagate_entity_cfs_rq(se);
9786 }
9787
9788 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9789 {
9790         struct sched_entity *se = &p->se;
9791         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9792
9793         if (!vruntime_normalized(p)) {
9794                 /*
9795                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9796                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9797                  */
9798                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9799                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9800         }
9801
9802         detach_entity_cfs_rq(se);
9803 }
9804
9805 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9806 {
9807         struct sched_entity *se = &p->se;
9808         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9809
9810         attach_entity_cfs_rq(se);
9811
9812         if (!vruntime_normalized(p))
9813                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9814 }
9815
9816 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9817 {
9818         detach_task_cfs_rq(p);
9819 }
9820
9821 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9822 {
9823         attach_task_cfs_rq(p);
9824
9825         if (task_on_rq_queued(p)) {
9826                 /*
9827                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9828                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9829                  * if we can still preempt the current task.
9830                  */
9831                 if (rq->curr == p)
9832                         resched_curr(rq);
9833                 else
9834                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9835         }
9836 }
9837
9838 /* Account for a task changing its policy or group.
9839  *
9840  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9841  * migrates between groups/classes.
9842  */
9843 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9844 {
9845         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9846
9847         for_each_sched_entity(se) {
9848                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9849
9850                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9851                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9852                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9853         }
9854 }
9855
9856 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9857 {
9858         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
9859         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9860 #ifndef CONFIG_64BIT
9861         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9862 #endif
9863 #ifdef CONFIG_SMP
9864         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
9865 #endif
9866 }
9867
9868 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9869 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9870 {
9871         struct sched_entity *se = &p->se;
9872
9873         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9874         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9875 }
9876
9877 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9878 {
9879         detach_task_cfs_rq(p);
9880         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9881
9882 #ifdef CONFIG_SMP
9883         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9884         p->se.avg.last_update_time = 0;
9885 #endif
9886         attach_task_cfs_rq(p);
9887 }
9888
9889 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9890 {
9891         switch (type) {
9892         case TASK_SET_GROUP:
9893                 task_set_group_fair(p);
9894                 break;
9895
9896         case TASK_MOVE_GROUP:
9897                 task_move_group_fair(p);
9898                 break;
9899         }
9900 }
9901
9902 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9903 {
9904         int i;
9905
9906         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9907
9908         for_each_possible_cpu(i) {
9909                 if (tg->cfs_rq)
9910                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9911                 if (tg->se)
9912                         kfree(tg->se[i]);
9913         }
9914
9915         kfree(tg->cfs_rq);
9916         kfree(tg->se);
9917 }
9918
9919 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9920 {
9921         struct sched_entity *se;
9922         struct cfs_rq *cfs_rq;
9923         int i;
9924
9925         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
9926         if (!tg->cfs_rq)
9927                 goto err;
9928         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
9929         if (!tg->se)
9930                 goto err;
9931
9932         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9933
9934         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9935
9936         for_each_possible_cpu(i) {
9937                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9938                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9939                 if (!cfs_rq)
9940                         goto err;
9941
9942                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9943                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9944                 if (!se)
9945                         goto err_free_rq;
9946
9947                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9948                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9949                 init_entity_runnable_average(se);
9950         }
9951
9952         return 1;
9953
9954 err_free_rq:
9955         kfree(cfs_rq);
9956 err:
9957         return 0;
9958 }
9959
9960 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9961 {
9962         struct sched_entity *se;
9963         struct rq *rq;
9964         int i;
9965
9966         for_each_possible_cpu(i) {
9967                 rq = cpu_rq(i);
9968                 se = tg->se[i];
9969
9970                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9971                 update_rq_clock(rq);
9972                 attach_entity_cfs_rq(se);
9973                 sync_throttle(tg, i);
9974                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9975         }
9976 }
9977
9978 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9979 {
9980         unsigned long flags;
9981         struct rq *rq;
9982         int cpu;
9983
9984         for_each_possible_cpu(cpu) {
9985                 if (tg->se[cpu])
9986                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9987
9988                 /*
9989                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9990                  * check on_list without danger of it being re-added.
9991                  */
9992                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9993                         continue;
9994
9995                 rq = cpu_rq(cpu);
9996
9997                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9998                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9999                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10000         }
10001 }
10002
10003 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10004                         struct sched_entity *se, int cpu,
10005                         struct sched_entity *parent)
10006 {
10007         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10008
10009         cfs_rq->tg = tg;
10010         cfs_rq->rq = rq;
10011         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10012
10013         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10014         tg->se[cpu] = se;
10015
10016         /* se could be NULL for root_task_group */
10017         if (!se)
10018                 return;
10019
10020         if (!parent) {
10021                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10022                 se->depth = 0;
10023         } else {
10024                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10025                 se->depth = parent->depth + 1;
10026         }
10027
10028         se->my_q = cfs_rq;
10029         /* guarantee group entities always have weight */
10030         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10031         se->parent = parent;
10032 }
10033
10034 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10035
10036 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10037 {
10038         int i;
10039
10040         /*
10041          * We can't change the weight of the root cgroup.
10042          */
10043         if (!tg->se[0])
10044                 return -EINVAL;
10045
10046         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10047
10048         mutex_lock(&shares_mutex);
10049         if (tg->shares == shares)
10050                 goto done;
10051
10052         tg->shares = shares;
10053         for_each_possible_cpu(i) {
10054                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10055                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10056                 struct rq_flags rf;
10057
10058                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10059                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10060                 update_rq_clock(rq);
10061                 for_each_sched_entity(se) {
10062                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10063                         update_cfs_group(se);
10064                 }
10065                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10066         }
10067
10068 done:
10069         mutex_unlock(&shares_mutex);
10070         return 0;
10071 }
10072 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10073
10074 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10075
10076 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10077 {
10078         return 1;
10079 }
10080
10081 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10082
10083 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10084
10085 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10086
10087
10088 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10089 {
10090         struct sched_entity *se = &task->se;
10091         unsigned int rr_interval = 0;
10092
10093         /*
10094          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10095          * idle runqueue:
10096          */
10097         if (rq->cfs.load.weight)
10098                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10099
10100         return rr_interval;
10101 }
10102
10103 /*
10104  * All the scheduling class methods:
10105  */
10106 const struct sched_class fair_sched_class = {
10107         .next                   = &idle_sched_class,
10108         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10109         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10110         .yield_task             = yield_task_fair,
10111         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10112
10113         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10114
10115         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10116         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10117
10118 #ifdef CONFIG_SMP
10119         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10120         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10121
10122         .rq_online              = rq_online_fair,
10123         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10124
10125         .task_dead              = task_dead_fair,
10126         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10127 #endif
10128
10129         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10130         .task_tick              = task_tick_fair,
10131         .task_fork              = task_fork_fair,
10132
10133         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10134         .switched_from          = switched_from_fair,
10135         .switched_to            = switched_to_fair,
10136
10137         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10138
10139         .update_curr            = update_curr_fair,
10140
10141 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10142         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10143 #endif
10144 };
10145
10146 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10147 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10148 {
10149         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10150
10151         rcu_read_lock();
10152         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10153                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10154         rcu_read_unlock();
10155 }
10156
10157 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10158 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10159 {
10160         int node;
10161         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10162
10163         for_each_online_node(node) {
10164                 if (p->numa_faults) {
10165                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10166                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10167                 }
10168                 if (p->numa_group) {
10169                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10170                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10171                 }
10172                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10173         }
10174 }
10175 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10176 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10177
10178 __init void init_sched_fair_class(void)
10179 {
10180 #ifdef CONFIG_SMP
10181         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10182
10183 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10184         nohz.next_balance = jiffies;
10185         nohz.next_blocked = jiffies;
10186         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10187 #endif
10188 #endif /* SMP */
10189
10190 }