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