Merge tag 's390-5.3-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/s390/linux
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97
98 /*
99  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
100  * util * margin < capacity * 1024
101  *
102  * (default: ~20%)
103  */
104 static unsigned int capacity_margin                     = 1280;
105 #endif
106
107 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
108 /*
109  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
110  * each time a cfs_rq requests quota.
111  *
112  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
113  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
114  * we will always only issue the remaining available time.
115  *
116  * (default: 5 msec, units: microseconds)
117  */
118 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
119 #endif
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
252 {
253         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
254         return container_of(se, struct task_struct, se);
255 }
256
257 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
258 #define for_each_sched_entity(se) \
259                 for (; se; se = se->parent)
260
261 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
262 {
263         return p->se.cfs_rq;
264 }
265
266 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
267 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
268 {
269         return se->cfs_rq;
270 }
271
272 /* runqueue "owned" by this group */
273 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
274 {
275         return grp->my_q;
276 }
277
278 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
279 {
280         if (!path)
281                 return;
282
283         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
284                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
285         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
286                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
287         else
288                 strlcpy(path, "(null)", len);
289 }
290
291 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
292 {
293         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
294         int cpu = cpu_of(rq);
295
296         if (cfs_rq->on_list)
297                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
298
299         cfs_rq->on_list = 1;
300
301         /*
302          * Ensure we either appear before our parent (if already
303          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
304          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
305          * reduces this to two cases and a special case for the root
306          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
307          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
308          * to a tree or when we reach the top of the tree
309          */
310         if (cfs_rq->tg->parent &&
311             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
312                 /*
313                  * If parent is already on the list, we add the child
314                  * just before. Thanks to circular linked property of
315                  * the list, this means to put the child at the tail
316                  * of the list that starts by parent.
317                  */
318                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
319                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
320                 /*
321                  * The branch is now connected to its tree so we can
322                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
323                  * list.
324                  */
325                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
326                 return true;
327         }
328
329         if (!cfs_rq->tg->parent) {
330                 /*
331                  * cfs rq without parent should be put
332                  * at the tail of the list.
333                  */
334                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
335                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
336                 /*
337                  * We have reach the top of a tree so we can reset
338                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
339                  */
340                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
341                 return true;
342         }
343
344         /*
345          * The parent has not already been added so we want to
346          * make sure that it will be put after us.
347          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
348          * where we will add parent.
349          */
350         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
351         /*
352          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
353          * of the branch
354          */
355         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
356         return false;
357 }
358
359 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
360 {
361         if (cfs_rq->on_list) {
362                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
363
364                 /*
365                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
366                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
367                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
368                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
369                  * at the end of the enqueue.
370                  */
371                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
372                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
373
374                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
375                 cfs_rq->on_list = 0;
376         }
377 }
378
379 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
380 {
381         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
382 }
383
384 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
385 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
386         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
387                                  leaf_cfs_rq_list)
388
389 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
390 static inline struct cfs_rq *
391 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
392 {
393         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
394                 return se->cfs_rq;
395
396         return NULL;
397 }
398
399 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
400 {
401         return se->parent;
402 }
403
404 static void
405 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
406 {
407         int se_depth, pse_depth;
408
409         /*
410          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
411          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
412          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
413          * parent.
414          */
415
416         /* First walk up until both entities are at same depth */
417         se_depth = (*se)->depth;
418         pse_depth = (*pse)->depth;
419
420         while (se_depth > pse_depth) {
421                 se_depth--;
422                 *se = parent_entity(*se);
423         }
424
425         while (pse_depth > se_depth) {
426                 pse_depth--;
427                 *pse = parent_entity(*pse);
428         }
429
430         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
431                 *se = parent_entity(*se);
432                 *pse = parent_entity(*pse);
433         }
434 }
435
436 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
437
438 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
439 {
440         return container_of(se, struct task_struct, se);
441 }
442
443 #define for_each_sched_entity(se) \
444                 for (; se; se = NULL)
445
446 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
447 {
448         return &task_rq(p)->cfs;
449 }
450
451 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
452 {
453         struct task_struct *p = task_of(se);
454         struct rq *rq = task_rq(p);
455
456         return &rq->cfs;
457 }
458
459 /* runqueue "owned" by this group */
460 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
461 {
462         return NULL;
463 }
464
465 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
466 {
467         if (path)
468                 strlcpy(path, "(null)", len);
469 }
470
471 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
472 {
473         return true;
474 }
475
476 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478 }
479
480 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
481 {
482 }
483
484 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
485                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
486
487 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
488 {
489         return NULL;
490 }
491
492 static inline void
493 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
494 {
495 }
496
497 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
498
499 static __always_inline
500 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
501
502 /**************************************************************
503  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
504  */
505
506 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
507 {
508         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
509         if (delta > 0)
510                 max_vruntime = vruntime;
511
512         return max_vruntime;
513 }
514
515 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
516 {
517         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
518         if (delta < 0)
519                 min_vruntime = vruntime;
520
521         return min_vruntime;
522 }
523
524 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
525                                 struct sched_entity *b)
526 {
527         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
528 }
529
530 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
531 {
532         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
533         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
534
535         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
536
537         if (curr) {
538                 if (curr->on_rq)
539                         vruntime = curr->vruntime;
540                 else
541                         curr = NULL;
542         }
543
544         if (leftmost) { /* non-empty tree */
545                 struct sched_entity *se;
546                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
547
548                 if (!curr)
549                         vruntime = se->vruntime;
550                 else
551                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
552         }
553
554         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
555         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
556 #ifndef CONFIG_64BIT
557         smp_wmb();
558         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
559 #endif
560 }
561
562 /*
563  * Enqueue an entity into the rb-tree:
564  */
565 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
566 {
567         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
568         struct rb_node *parent = NULL;
569         struct sched_entity *entry;
570         bool leftmost = true;
571
572         /*
573          * Find the right place in the rbtree:
574          */
575         while (*link) {
576                 parent = *link;
577                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
578                 /*
579                  * We dont care about collisions. Nodes with
580                  * the same key stay together.
581                  */
582                 if (entity_before(se, entry)) {
583                         link = &parent->rb_left;
584                 } else {
585                         link = &parent->rb_right;
586                         leftmost = false;
587                 }
588         }
589
590         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
591         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
592                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
593 }
594
595 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
596 {
597         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
598 }
599
600 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
601 {
602         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
603
604         if (!left)
605                 return NULL;
606
607         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
608 }
609
610 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
611 {
612         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
613
614         if (!next)
615                 return NULL;
616
617         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
618 }
619
620 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
621 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
622 {
623         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
624
625         if (!last)
626                 return NULL;
627
628         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
629 }
630
631 /**************************************************************
632  * Scheduling class statistics methods:
633  */
634
635 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
636                 void __user *buffer, size_t *lenp,
637                 loff_t *ppos)
638 {
639         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
640         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
641
642         if (ret || !write)
643                 return ret;
644
645         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
646                                         sysctl_sched_min_granularity);
647
648 #define WRT_SYSCTL(name) \
649         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
650         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
651         WRT_SYSCTL(sched_latency);
652         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
653 #undef WRT_SYSCTL
654
655         return 0;
656 }
657 #endif
658
659 /*
660  * delta /= w
661  */
662 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
663 {
664         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
665                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
666
667         return delta;
668 }
669
670 /*
671  * The idea is to set a period in which each task runs once.
672  *
673  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
674  * this period because otherwise the slices get too small.
675  *
676  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
677  */
678 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
679 {
680         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
681                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
682         else
683                 return sysctl_sched_latency;
684 }
685
686 /*
687  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
688  * proportional to the weight.
689  *
690  * s = p*P[w/rw]
691  */
692 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
693 {
694         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
695
696         for_each_sched_entity(se) {
697                 struct load_weight *load;
698                 struct load_weight lw;
699
700                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
701                 load = &cfs_rq->load;
702
703                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
704                         lw = cfs_rq->load;
705
706                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
707                         load = &lw;
708                 }
709                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
710         }
711         return slice;
712 }
713
714 /*
715  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
716  *
717  * vs = s/w
718  */
719 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
720 {
721         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
722 }
723
724 #include "pelt.h"
725 #ifdef CONFIG_SMP
726
727 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
728 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
729 static unsigned long capacity_of(int cpu);
730
731 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
732 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
733 {
734         struct sched_avg *sa = &se->avg;
735
736         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
737
738         /*
739          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
740          * they get a chance to stabilize to their real load level.
741          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
742          * nothing has been attached to the task group yet.
743          */
744         if (entity_is_task(se))
745                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
746
747         se->runnable_weight = se->load.weight;
748
749         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
750 }
751
752 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
753 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
754
755 /*
756  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
757  * based on the cfs_rq's current util_avg:
758  *
759  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
760  *
761  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
762  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
763  * as when the series is a harmonic series.
764  *
765  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
766  * only 1/2 of the left utilization budget:
767  *
768  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
769  *
770  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
771  *
772  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
773  * the beginning would be like:
774  *
775  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
776  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
777  *
778  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
779  * if util_avg > util_avg_cap.
780  */
781 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
782 {
783         struct sched_entity *se = &p->se;
784         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
785         struct sched_avg *sa = &se->avg;
786         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
787         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
788
789         if (cap > 0) {
790                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
791                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
792                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
793
794                         if (sa->util_avg > cap)
795                                 sa->util_avg = cap;
796                 } else {
797                         sa->util_avg = cap;
798                 }
799         }
800
801         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
802                 /*
803                  * For !fair tasks do:
804                  *
805                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
806                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
807                 switched_from_fair(rq, p);
808                  *
809                  * such that the next switched_to_fair() has the
810                  * expected state.
811                  */
812                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
813                 return;
814         }
815
816         attach_entity_cfs_rq(se);
817 }
818
819 #else /* !CONFIG_SMP */
820 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
821 {
822 }
823 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
824 {
825 }
826 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
827 {
828 }
829 #endif /* CONFIG_SMP */
830
831 /*
832  * Update the current task's runtime statistics.
833  */
834 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
835 {
836         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
837         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
838         u64 delta_exec;
839
840         if (unlikely(!curr))
841                 return;
842
843         delta_exec = now - curr->exec_start;
844         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
845                 return;
846
847         curr->exec_start = now;
848
849         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
850                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
851
852         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
853         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
854
855         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
856         update_min_vruntime(cfs_rq);
857
858         if (entity_is_task(curr)) {
859                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
860
861                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
862                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
863                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
864         }
865
866         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
867 }
868
869 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
870 {
871         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
872 }
873
874 static inline void
875 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
876 {
877         u64 wait_start, prev_wait_start;
878
879         if (!schedstat_enabled())
880                 return;
881
882         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
883         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
884
885         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
886             likely(wait_start > prev_wait_start))
887                 wait_start -= prev_wait_start;
888
889         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
890 }
891
892 static inline void
893 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         struct task_struct *p;
896         u64 delta;
897
898         if (!schedstat_enabled())
899                 return;
900
901         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
902
903         if (entity_is_task(se)) {
904                 p = task_of(se);
905                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
906                         /*
907                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
908                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
909                          * prior to migration.
910                          */
911                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
912                         return;
913                 }
914                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
915         }
916
917         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
918                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
919         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
920         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
921         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
922 }
923
924 static inline void
925 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
926 {
927         struct task_struct *tsk = NULL;
928         u64 sleep_start, block_start;
929
930         if (!schedstat_enabled())
931                 return;
932
933         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
934         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
935
936         if (entity_is_task(se))
937                 tsk = task_of(se);
938
939         if (sleep_start) {
940                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
941
942                 if ((s64)delta < 0)
943                         delta = 0;
944
945                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
946                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
947
948                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
949                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
950
951                 if (tsk) {
952                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
953                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
954                 }
955         }
956         if (block_start) {
957                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
958
959                 if ((s64)delta < 0)
960                         delta = 0;
961
962                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
963                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
964
965                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
966                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
967
968                 if (tsk) {
969                         if (tsk->in_iowait) {
970                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
971                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
972                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
973                         }
974
975                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
976
977                         /*
978                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
979                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
980                          * amount of time that the task spent sleeping:
981                          */
982                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
983                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
984                                                 (void *)get_wchan(tsk),
985                                                 delta >> 20);
986                         }
987                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
988                 }
989         }
990 }
991
992 /*
993  * Task is being enqueued - update stats:
994  */
995 static inline void
996 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
997 {
998         if (!schedstat_enabled())
999                 return;
1000
1001         /*
1002          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1003          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1004          */
1005         if (se != cfs_rq->curr)
1006                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1007
1008         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1009                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1010 }
1011
1012 static inline void
1013 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1014 {
1015
1016         if (!schedstat_enabled())
1017                 return;
1018
1019         /*
1020          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1021          * waiting task:
1022          */
1023         if (se != cfs_rq->curr)
1024                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1025
1026         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1027                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1028
1029                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1030                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1031                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1032                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1033                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1034                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1035         }
1036 }
1037
1038 /*
1039  * We are picking a new current task - update its stats:
1040  */
1041 static inline void
1042 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1043 {
1044         /*
1045          * We are starting a new run period:
1046          */
1047         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1048 }
1049
1050 /**************************************************
1051  * Scheduling class queueing methods:
1052  */
1053
1054 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1055 /*
1056  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1057  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1058  * numa_balancing_scan_size.
1059  */
1060 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1061 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1062
1063 /* Portion of address space to scan in MB */
1064 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1065
1066 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1067 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1068
1069 struct numa_group {
1070         refcount_t refcount;
1071
1072         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1073         int nr_tasks;
1074         pid_t gid;
1075         int active_nodes;
1076
1077         struct rcu_head rcu;
1078         unsigned long total_faults;
1079         unsigned long max_faults_cpu;
1080         /*
1081          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1082          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1083          * more by CPU use than by memory faults.
1084          */
1085         unsigned long *faults_cpu;
1086         unsigned long faults[0];
1087 };
1088
1089 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1090 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1091
1092 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1093 {
1094         unsigned long rss = 0;
1095         unsigned long nr_scan_pages;
1096
1097         /*
1098          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1099          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1100          * on resident pages
1101          */
1102         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1103         rss = get_mm_rss(p->mm);
1104         if (!rss)
1105                 rss = nr_scan_pages;
1106
1107         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1108         return rss / nr_scan_pages;
1109 }
1110
1111 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1112 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1113
1114 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1115 {
1116         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1117         unsigned int scan, floor;
1118         unsigned int windows = 1;
1119
1120         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1121                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1122         floor = 1000 / windows;
1123
1124         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1125         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1126 }
1127
1128 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1129 {
1130         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1131         unsigned long period = smin;
1132
1133         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1134         if (p->numa_group) {
1135                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1136                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1137                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1138
1139                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1140                 period *= shared + 1;
1141                 period /= private + shared + 1;
1142         }
1143
1144         return max(smin, period);
1145 }
1146
1147 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1148 {
1149         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1150         unsigned long smax;
1151
1152         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1153         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1154
1155         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1156         if (p->numa_group) {
1157                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1158                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1159                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1160                 unsigned long period = smax;
1161
1162                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1163                 period *= shared + 1;
1164                 period /= private + shared + 1;
1165
1166                 smax = max(smax, period);
1167         }
1168
1169         return max(smin, smax);
1170 }
1171
1172 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1173 {
1174         int mm_users = 0;
1175         struct mm_struct *mm = p->mm;
1176
1177         if (mm) {
1178                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1179                 if (mm_users == 1) {
1180                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1181                         mm->numa_scan_seq = 0;
1182                 }
1183         }
1184         p->node_stamp                   = 0;
1185         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1186         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1187         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1188         p->numa_faults                  = NULL;
1189         p->numa_group                   = NULL;
1190         p->last_task_numa_placement     = 0;
1191         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1192
1193         /* New address space, reset the preferred nid */
1194         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1195                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
1196                 return;
1197         }
1198
1199         /*
1200          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1201          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1202          */
1203         if (mm) {
1204                 unsigned int delay;
1205
1206                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1207                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1208                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1209                 p->node_stamp = delay;
1210         }
1211 }
1212
1213 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1214 {
1215         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1216         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1217 }
1218
1219 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1220 {
1221         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1222         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1223 }
1224
1225 /* Shared or private faults. */
1226 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1227
1228 /* Memory and CPU locality */
1229 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1230
1231 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1232 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1233
1234 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1235 {
1236         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1237 }
1238
1239 /*
1240  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1241  * occupy the first half of the array. The second half of the
1242  * array is for current counters, which are averaged into the
1243  * first set by task_numa_placement.
1244  */
1245 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1246 {
1247         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1248 }
1249
1250 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1251 {
1252         if (!p->numa_faults)
1253                 return 0;
1254
1255         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1256                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1257 }
1258
1259 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1260 {
1261         if (!p->numa_group)
1262                 return 0;
1263
1264         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1265                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1266 }
1267
1268 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1269 {
1270         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1271                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1272 }
1273
1274 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1275 {
1276         unsigned long faults = 0;
1277         int node;
1278
1279         for_each_online_node(node) {
1280                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1281         }
1282
1283         return faults;
1284 }
1285
1286 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1287 {
1288         unsigned long faults = 0;
1289         int node;
1290
1291         for_each_online_node(node) {
1292                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1293         }
1294
1295         return faults;
1296 }
1297
1298 /*
1299  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1300  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1301  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1302  */
1303 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1304
1305 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1306 {
1307         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1308 }
1309
1310 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1311 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1312                                         int maxdist, bool task)
1313 {
1314         unsigned long score = 0;
1315         int node;
1316
1317         /*
1318          * All nodes are directly connected, and the same distance
1319          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1320          */
1321         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1322                 return 0;
1323
1324         /*
1325          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1326          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1327          */
1328         for_each_online_node(node) {
1329                 unsigned long faults;
1330                 int dist = node_distance(nid, node);
1331
1332                 /*
1333                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1334                  * for placement; nid was already counted.
1335                  */
1336                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1337                         continue;
1338
1339                 /*
1340                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1341                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1342                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1343                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1344                  * of each group. Skip other nodes.
1345                  */
1346                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1347                                         dist >= maxdist)
1348                         continue;
1349
1350                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1351                 if (task)
1352                         faults = task_faults(p, node);
1353                 else
1354                         faults = group_faults(p, node);
1355
1356                 /*
1357                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1358                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1359                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1360                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1361                  * The further away a node is, the less the faults count.
1362                  * This seems to result in good task placement.
1363                  */
1364                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1365                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1366                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1367                 }
1368
1369                 score += faults;
1370         }
1371
1372         return score;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1377  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1378  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1379  * evenly spread out between numa nodes.
1380  */
1381 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1382                                         int dist)
1383 {
1384         unsigned long faults, total_faults;
1385
1386         if (!p->numa_faults)
1387                 return 0;
1388
1389         total_faults = p->total_numa_faults;
1390
1391         if (!total_faults)
1392                 return 0;
1393
1394         faults = task_faults(p, nid);
1395         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1396
1397         return 1000 * faults / total_faults;
1398 }
1399
1400 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1401                                          int dist)
1402 {
1403         unsigned long faults, total_faults;
1404
1405         if (!p->numa_group)
1406                 return 0;
1407
1408         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1409
1410         if (!total_faults)
1411                 return 0;
1412
1413         faults = group_faults(p, nid);
1414         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1415
1416         return 1000 * faults / total_faults;
1417 }
1418
1419 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1420                                 int src_nid, int dst_cpu)
1421 {
1422         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1423         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1424         int last_cpupid, this_cpupid;
1425
1426         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1427         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1428
1429         /*
1430          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1431          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1432          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1433          * executed below.
1434          */
1435         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1436             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1437                 return true;
1438
1439         /*
1440          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1441          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1442          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1443          *
1444          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1445          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1446          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1447          *
1448          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1449          * same result twice in a row, given these samples are fully
1450          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1451          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1452          *
1453          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1454          * act on an unlikely task<->page relation.
1455          */
1456         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1457                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1458                 return false;
1459
1460         /* Always allow migrate on private faults */
1461         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1462                 return true;
1463
1464         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1465         if (!ng)
1466                 return true;
1467
1468         /*
1469          * Destination node is much more heavily used than the source
1470          * node? Allow migration.
1471          */
1472         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1473                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1474                 return true;
1475
1476         /*
1477          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1478          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1479          *
1480          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1481          * --------------- * - > ---------------
1482          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1483          */
1484         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1485                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1486 }
1487
1488 static unsigned long cpu_runnable_load(struct rq *rq);
1489
1490 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1491 struct numa_stats {
1492         unsigned long load;
1493
1494         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1495         unsigned long compute_capacity;
1496 };
1497
1498 /*
1499  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1500  */
1501 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1502 {
1503         int cpu;
1504
1505         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1506         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1507                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1508
1509                 ns->load += cpu_runnable_load(rq);
1510                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1511         }
1512
1513 }
1514
1515 struct task_numa_env {
1516         struct task_struct *p;
1517
1518         int src_cpu, src_nid;
1519         int dst_cpu, dst_nid;
1520
1521         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1522
1523         int imbalance_pct;
1524         int dist;
1525
1526         struct task_struct *best_task;
1527         long best_imp;
1528         int best_cpu;
1529 };
1530
1531 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1532                              struct task_struct *p, long imp)
1533 {
1534         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1535
1536         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1537         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1538                 return;
1539
1540         /*
1541          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1542          * found a better CPU to move/swap.
1543          */
1544         if (env->best_cpu != -1) {
1545                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1546                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1547         }
1548
1549         if (env->best_task)
1550                 put_task_struct(env->best_task);
1551         if (p)
1552                 get_task_struct(p);
1553
1554         env->best_task = p;
1555         env->best_imp = imp;
1556         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1557 }
1558
1559 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1560                                 struct task_numa_env *env)
1561 {
1562         long imb, old_imb;
1563         long orig_src_load, orig_dst_load;
1564         long src_capacity, dst_capacity;
1565
1566         /*
1567          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1568          *
1569          * src_load        dst_load
1570          * ------------ vs ---------
1571          * src_capacity    dst_capacity
1572          */
1573         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1574         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1575
1576         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1577
1578         orig_src_load = env->src_stats.load;
1579         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1580
1581         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1582
1583         /* Would this change make things worse? */
1584         return (imb > old_imb);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1589  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1590  * Used to deter task migration.
1591  */
1592 #define SMALLIMP        30
1593
1594 /*
1595  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1596  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1597  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1598  * be exchanged with the source task
1599  */
1600 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1601                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1602 {
1603         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1604         struct task_struct *cur;
1605         long src_load, dst_load;
1606         long load;
1607         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1608         long moveimp = imp;
1609         int dist = env->dist;
1610
1611         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1612                 return;
1613
1614         rcu_read_lock();
1615         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1616         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1617                 cur = NULL;
1618
1619         /*
1620          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1621          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1622          */
1623         if (cur == env->p)
1624                 goto unlock;
1625
1626         if (!cur) {
1627                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1628                         goto assign;
1629                 else
1630                         goto unlock;
1631         }
1632
1633         /*
1634          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1635          * source and destination node. Calculate the total differential for
1636          * the source task and potential destination task. The more negative
1637          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1638          * be incurred if the tasks were swapped.
1639          */
1640         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1641         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1642                 goto unlock;
1643
1644         /*
1645          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1646          * in any group then look only at task weights.
1647          */
1648         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1649                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1650                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1651                 /*
1652                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1653                  * tasks within a group over tiny differences.
1654                  */
1655                 if (cur->numa_group)
1656                         imp -= imp / 16;
1657         } else {
1658                 /*
1659                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1660                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1661                  */
1662                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1663                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1664                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1665                 else
1666                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1667                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1668         }
1669
1670         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1671                 imp = moveimp;
1672                 cur = NULL;
1673                 goto assign;
1674         }
1675
1676         /*
1677          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1678          * task migration might only result in ping pong
1679          * of tasks and also hurt performance due to cache
1680          * misses.
1681          */
1682         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1683                 goto unlock;
1684
1685         /*
1686          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1687          */
1688         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1689         if (!load)
1690                 goto assign;
1691
1692         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1693         src_load = env->src_stats.load - load;
1694
1695         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1696                 goto unlock;
1697
1698 assign:
1699         /*
1700          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1701          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1702          */
1703         if (!cur) {
1704                 /*
1705                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1706                  * can be used from IRQ context.
1707                  */
1708                 local_irq_disable();
1709                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1710                                                    env->dst_cpu);
1711                 local_irq_enable();
1712         }
1713
1714         task_numa_assign(env, cur, imp);
1715 unlock:
1716         rcu_read_unlock();
1717 }
1718
1719 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1720                                 long taskimp, long groupimp)
1721 {
1722         long src_load, dst_load, load;
1723         bool maymove = false;
1724         int cpu;
1725
1726         load = task_h_load(env->p);
1727         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1728         src_load = env->src_stats.load - load;
1729
1730         /*
1731          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1732          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1733          */
1734         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1735
1736         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1737                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1738                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1739                         continue;
1740
1741                 env->dst_cpu = cpu;
1742                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1743         }
1744 }
1745
1746 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1747 {
1748         struct task_numa_env env = {
1749                 .p = p,
1750
1751                 .src_cpu = task_cpu(p),
1752                 .src_nid = task_node(p),
1753
1754                 .imbalance_pct = 112,
1755
1756                 .best_task = NULL,
1757                 .best_imp = 0,
1758                 .best_cpu = -1,
1759         };
1760         struct sched_domain *sd;
1761         struct rq *best_rq;
1762         unsigned long taskweight, groupweight;
1763         int nid, ret, dist;
1764         long taskimp, groupimp;
1765
1766         /*
1767          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1768          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1769          *
1770          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1771          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1772          * to satisfy here.
1773          */
1774         rcu_read_lock();
1775         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1776         if (sd)
1777                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1778         rcu_read_unlock();
1779
1780         /*
1781          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1782          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1783          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1784          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1785          */
1786         if (unlikely(!sd)) {
1787                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1788                 return -EINVAL;
1789         }
1790
1791         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1792         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1793         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1794         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1795         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1796         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1797         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1798         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1799
1800         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1801         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1802
1803         /*
1804          * Look at other nodes in these cases:
1805          * - there is no space available on the preferred_nid
1806          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1807          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1808          *   we need to check other locations.
1809          */
1810         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1811                 for_each_online_node(nid) {
1812                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1813                                 continue;
1814
1815                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1816                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1817                                                 dist != env.dist) {
1818                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1819                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1820                         }
1821
1822                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1823                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1824                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1825                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1826                                 continue;
1827
1828                         env.dist = dist;
1829                         env.dst_nid = nid;
1830                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1831                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1832                 }
1833         }
1834
1835         /*
1836          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1837          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1838          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1839          * settle down.
1840          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1841          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1842          */
1843         if (p->numa_group) {
1844                 if (env.best_cpu == -1)
1845                         nid = env.src_nid;
1846                 else
1847                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1848
1849                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1850                         sched_setnuma(p, nid);
1851         }
1852
1853         /* No better CPU than the current one was found. */
1854         if (env.best_cpu == -1)
1855                 return -EAGAIN;
1856
1857         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1858         if (env.best_task == NULL) {
1859                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1860                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1861                 if (ret != 0)
1862                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1863                 return ret;
1864         }
1865
1866         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1867         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1868
1869         if (ret != 0)
1870                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1871         put_task_struct(env.best_task);
1872         return ret;
1873 }
1874
1875 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1876 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1877 {
1878         unsigned long interval = HZ;
1879
1880         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1881         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
1882                 return;
1883
1884         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1885         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1886         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1887
1888         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1889         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1890                 return;
1891
1892         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1893         task_numa_migrate(p);
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1898  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1899  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1900  * located.
1901  */
1902 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1903 {
1904         unsigned long faults, max_faults = 0;
1905         int nid, active_nodes = 0;
1906
1907         for_each_online_node(nid) {
1908                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1909                 if (faults > max_faults)
1910                         max_faults = faults;
1911         }
1912
1913         for_each_online_node(nid) {
1914                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1915                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1916                         active_nodes++;
1917         }
1918
1919         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1920         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1921 }
1922
1923 /*
1924  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1925  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1926  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1927  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1928  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1929  */
1930 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1931 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1932
1933 /*
1934  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1935  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1936  * the page accesses are shared with other processes.
1937  * Otherwise, decrease the scan period.
1938  */
1939 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1940                         unsigned long shared, unsigned long private)
1941 {
1942         unsigned int period_slot;
1943         int lr_ratio, ps_ratio;
1944         int diff;
1945
1946         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1947         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1948
1949         /*
1950          * If there were no record hinting faults then either the task is
1951          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1952          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1953          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1954          * node is overloaded. In either case, scan slower
1955          */
1956         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1957                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1958                         p->numa_scan_period << 1);
1959
1960                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1961                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1962
1963                 return;
1964         }
1965
1966         /*
1967          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1968          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1969          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1970          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1971          */
1972         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1973         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1974         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1975
1976         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1977                 /*
1978                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1979                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1980                  */
1981                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1982                 if (!slot)
1983                         slot = 1;
1984                 diff = slot * period_slot;
1985         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1986                 /*
1987                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1988                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1989                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1990                  */
1991                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1992                 if (!slot)
1993                         slot = 1;
1994                 diff = slot * period_slot;
1995         } else {
1996                 /*
1997                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1998                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1999                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2000                  */
2001                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2002                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2003         }
2004
2005         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2006                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2007         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2012  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2013  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2014  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2015  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2016  */
2017 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2018 {
2019         u64 runtime, delta, now;
2020         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2021         now = p->se.exec_start;
2022         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2023
2024         if (p->last_task_numa_placement) {
2025                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2026                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2027
2028                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2029                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2030                         *period = 0;
2031         } else {
2032                 delta = p->se.avg.load_sum;
2033                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2034         }
2035
2036         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2037         p->last_task_numa_placement = now;
2038
2039         return delta;
2040 }
2041
2042 /*
2043  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2044  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2045  * otherwise workloads might not converge.
2046  */
2047 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2048 {
2049         nodemask_t nodes;
2050         int dist;
2051
2052         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2053         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2054                 return nid;
2055
2056         /*
2057          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2058          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2059          * both the node itself, and on nearby nodes.
2060          */
2061         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2062                 unsigned long score, max_score = 0;
2063                 int node, max_node = nid;
2064
2065                 dist = sched_max_numa_distance;
2066
2067                 for_each_online_node(node) {
2068                         score = group_weight(p, node, dist);
2069                         if (score > max_score) {
2070                                 max_score = score;
2071                                 max_node = node;
2072                         }
2073                 }
2074                 return max_node;
2075         }
2076
2077         /*
2078          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2079          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2080          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2081          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2082          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2083          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2084          * keep the complexity of the search down.
2085          */
2086         nodes = node_online_map;
2087         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2088                 unsigned long max_faults = 0;
2089                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2090                 int a, b;
2091
2092                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2093                 if (!find_numa_distance(dist))
2094                         continue;
2095
2096                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2097                         unsigned long faults = 0;
2098                         nodemask_t this_group;
2099                         nodes_clear(this_group);
2100
2101                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2102                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2103                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2104                                         faults += group_faults(p, b);
2105                                         node_set(b, this_group);
2106                                         node_clear(b, nodes);
2107                                 }
2108                         }
2109
2110                         /* Remember the top group. */
2111                         if (faults > max_faults) {
2112                                 max_faults = faults;
2113                                 max_group = this_group;
2114                                 /*
2115                                  * subtle: at the smallest distance there is
2116                                  * just one node left in each "group", the
2117                                  * winner is the preferred nid.
2118                                  */
2119                                 nid = a;
2120                         }
2121                 }
2122                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2123                 if (!max_faults)
2124                         break;
2125                 nodes = max_group;
2126         }
2127         return nid;
2128 }
2129
2130 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2131 {
2132         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2133         unsigned long max_faults = 0;
2134         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2135         unsigned long total_faults;
2136         u64 runtime, period;
2137         spinlock_t *group_lock = NULL;
2138
2139         /*
2140          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2141          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2142          * that the field is read in a single access:
2143          */
2144         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2145         if (p->numa_scan_seq == seq)
2146                 return;
2147         p->numa_scan_seq = seq;
2148         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2149
2150         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2151                        p->numa_faults_locality[1];
2152         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2153
2154         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2155         if (p->numa_group) {
2156                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2157                 spin_lock_irq(group_lock);
2158         }
2159
2160         /* Find the node with the highest number of faults */
2161         for_each_online_node(nid) {
2162                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2163                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2164                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2165                 int priv;
2166
2167                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2168                         long diff, f_diff, f_weight;
2169
2170                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2171                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2172                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2173                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2174
2175                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2176                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2177                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2178                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2179
2180                         /*
2181                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2182                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2183                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2184                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2185                          * faults are less important.
2186                          */
2187                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2188                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2189                                    (total_faults + 1);
2190                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2191                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2192
2193                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2194                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2195                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2196                         p->total_numa_faults += diff;
2197                         if (p->numa_group) {
2198                                 /*
2199                                  * safe because we can only change our own group
2200                                  *
2201                                  * mem_idx represents the offset for a given
2202                                  * nid and priv in a specific region because it
2203                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2204                                  */
2205                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2206                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2207                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2208                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2209                         }
2210                 }
2211
2212                 if (!p->numa_group) {
2213                         if (faults > max_faults) {
2214                                 max_faults = faults;
2215                                 max_nid = nid;
2216                         }
2217                 } else if (group_faults > max_faults) {
2218                         max_faults = group_faults;
2219                         max_nid = nid;
2220                 }
2221         }
2222
2223         if (p->numa_group) {
2224                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2225                 spin_unlock_irq(group_lock);
2226                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2227         }
2228
2229         if (max_faults) {
2230                 /* Set the new preferred node */
2231                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2232                         sched_setnuma(p, max_nid);
2233         }
2234
2235         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2236 }
2237
2238 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2239 {
2240         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2241 }
2242
2243 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2244 {
2245         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2246                 kfree_rcu(grp, rcu);
2247 }
2248
2249 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2250                         int *priv)
2251 {
2252         struct numa_group *grp, *my_grp;
2253         struct task_struct *tsk;
2254         bool join = false;
2255         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2256         int i;
2257
2258         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2259                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2260                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2261
2262                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2263                 if (!grp)
2264                         return;
2265
2266                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2267                 grp->active_nodes = 1;
2268                 grp->max_faults_cpu = 0;
2269                 spin_lock_init(&grp->lock);
2270                 grp->gid = p->pid;
2271                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2272                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2273                                                 nr_node_ids;
2274
2275                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2276                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2277
2278                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2279
2280                 grp->nr_tasks++;
2281                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2282         }
2283
2284         rcu_read_lock();
2285         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2286
2287         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2288                 goto no_join;
2289
2290         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2291         if (!grp)
2292                 goto no_join;
2293
2294         my_grp = p->numa_group;
2295         if (grp == my_grp)
2296                 goto no_join;
2297
2298         /*
2299          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2300          * the other task will join us.
2301          */
2302         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2303                 goto no_join;
2304
2305         /*
2306          * Tie-break on the grp address.
2307          */
2308         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2309                 goto no_join;
2310
2311         /* Always join threads in the same process. */
2312         if (tsk->mm == current->mm)
2313                 join = true;
2314
2315         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2316         if (flags & TNF_SHARED)
2317                 join = true;
2318
2319         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2320         *priv = !join;
2321
2322         if (join && !get_numa_group(grp))
2323                 goto no_join;
2324
2325         rcu_read_unlock();
2326
2327         if (!join)
2328                 return;
2329
2330         BUG_ON(irqs_disabled());
2331         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2332
2333         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2334                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2335                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2336         }
2337         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2338         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2339
2340         my_grp->nr_tasks--;
2341         grp->nr_tasks++;
2342
2343         spin_unlock(&my_grp->lock);
2344         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2345
2346         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2347
2348         put_numa_group(my_grp);
2349         return;
2350
2351 no_join:
2352         rcu_read_unlock();
2353         return;
2354 }
2355
2356 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2357 {
2358         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2359         void *numa_faults = p->numa_faults;
2360         unsigned long flags;
2361         int i;
2362
2363         if (grp) {
2364                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2365                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2366                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2367                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2368
2369                 grp->nr_tasks--;
2370                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2371                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2372                 put_numa_group(grp);
2373         }
2374
2375         p->numa_faults = NULL;
2376         kfree(numa_faults);
2377 }
2378
2379 /*
2380  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2381  */
2382 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2383 {
2384         struct task_struct *p = current;
2385         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2386         int cpu_node = task_node(current);
2387         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2388         struct numa_group *ng;
2389         int priv;
2390
2391         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2392                 return;
2393
2394         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2395         if (!p->mm)
2396                 return;
2397
2398         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2399         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2400                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2401                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2402
2403                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2404                 if (!p->numa_faults)
2405                         return;
2406
2407                 p->total_numa_faults = 0;
2408                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2409         }
2410
2411         /*
2412          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2413          * to be private if the accessing pid has not changed
2414          */
2415         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2416                 priv = 1;
2417         } else {
2418                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2419                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2420                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2421         }
2422
2423         /*
2424          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2425          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2426          * actively using should be counted as local. This allows the
2427          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2428          */
2429         ng = p->numa_group;
2430         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2431                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2432                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2433                 local = 1;
2434
2435         /*
2436          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2437          * previously failed, or the scheduler moved us.
2438          */
2439         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2440                 task_numa_placement(p);
2441                 numa_migrate_preferred(p);
2442         }
2443
2444         if (migrated)
2445                 p->numa_pages_migrated += pages;
2446         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2447                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2448
2449         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2450         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2451         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2452 }
2453
2454 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2455 {
2456         /*
2457          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2458          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2459          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2460          * much of an issue though, since this is just used for
2461          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2462          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2463          */
2464         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2465         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2466 }
2467
2468 /*
2469  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2470  * Triggered from task_tick_numa().
2471  */
2472 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2473 {
2474         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2475         struct task_struct *p = current;
2476         struct mm_struct *mm = p->mm;
2477         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2478         struct vm_area_struct *vma;
2479         unsigned long start, end;
2480         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2481         long pages, virtpages;
2482
2483         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2484
2485         work->next = work; /* protect against double add */
2486         /*
2487          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2488          *
2489          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2490          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2491          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2492          * work.
2493          */
2494         if (p->flags & PF_EXITING)
2495                 return;
2496
2497         if (!mm->numa_next_scan) {
2498                 mm->numa_next_scan = now +
2499                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2500         }
2501
2502         /*
2503          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2504          */
2505         migrate = mm->numa_next_scan;
2506         if (time_before(now, migrate))
2507                 return;
2508
2509         if (p->numa_scan_period == 0) {
2510                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2511                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2512         }
2513
2514         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2515         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2516                 return;
2517
2518         /*
2519          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2520          * the next time around.
2521          */
2522         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2523
2524         start = mm->numa_scan_offset;
2525         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2526         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2527         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2528         if (!pages)
2529                 return;
2530
2531
2532         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2533                 return;
2534         vma = find_vma(mm, start);
2535         if (!vma) {
2536                 reset_ptenuma_scan(p);
2537                 start = 0;
2538                 vma = mm->mmap;
2539         }
2540         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2541                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2542                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2543                         continue;
2544                 }
2545
2546                 /*
2547                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2548                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2549                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2550                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2551                  */
2552                 if (!vma->vm_mm ||
2553                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2554                         continue;
2555
2556                 /*
2557                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2558                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2559                  */
2560                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2561                         continue;
2562
2563                 do {
2564                         start = max(start, vma->vm_start);
2565                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2566                         end = min(end, vma->vm_end);
2567                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2568
2569                         /*
2570                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2571                          * hpages that have at least one present PTE that
2572                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2573                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2574                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2575                          * areas faster.
2576                          */
2577                         if (nr_pte_updates)
2578                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2579                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2580
2581                         start = end;
2582                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2583                                 goto out;
2584
2585                         cond_resched();
2586                 } while (end != vma->vm_end);
2587         }
2588
2589 out:
2590         /*
2591          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2592          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2593          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2594          * scanner to the start so check it now.
2595          */
2596         if (vma)
2597                 mm->numa_scan_offset = start;
2598         else
2599                 reset_ptenuma_scan(p);
2600         up_read(&mm->mmap_sem);
2601
2602         /*
2603          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2604          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2605          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2606          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2607          */
2608         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2609                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2610                 p->node_stamp += 32 * diff;
2611         }
2612 }
2613
2614 /*
2615  * Drive the periodic memory faults..
2616  */
2617 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2618 {
2619         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2620         u64 period, now;
2621
2622         /*
2623          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2624          */
2625         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2626                 return;
2627
2628         /*
2629          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2630          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2631          * task needs to have done some actual work before we bother with
2632          * NUMA placement.
2633          */
2634         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2635         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2636
2637         if (now > curr->node_stamp + period) {
2638                 if (!curr->node_stamp)
2639                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2640                 curr->node_stamp += period;
2641
2642                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2643                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2644                         task_work_add(curr, work, true);
2645                 }
2646         }
2647 }
2648
2649 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2650 {
2651         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2652         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2653
2654         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2655                 return;
2656
2657         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2658                 return;
2659
2660         if (src_nid == dst_nid)
2661                 return;
2662
2663         /*
2664          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2665          * has completed. This is most likely due to a new task that
2666          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2667          */
2668         if (p->numa_scan_seq) {
2669                 /*
2670                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2671                  * node or if the task was not previously running on
2672                  * the preferred node.
2673                  */
2674                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2675                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2676                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2677                         return;
2678         }
2679
2680         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2681 }
2682
2683 #else
2684 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2685 {
2686 }
2687
2688 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2689 {
2690 }
2691
2692 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2693 {
2694 }
2695
2696 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2697 {
2698 }
2699
2700 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2701
2702 static void
2703 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2704 {
2705         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2706 #ifdef CONFIG_SMP
2707         if (entity_is_task(se)) {
2708                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2709
2710                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2711                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2712         }
2713 #endif
2714         cfs_rq->nr_running++;
2715 }
2716
2717 static void
2718 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2719 {
2720         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2721 #ifdef CONFIG_SMP
2722         if (entity_is_task(se)) {
2723                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2724                 list_del_init(&se->group_node);
2725         }
2726 #endif
2727         cfs_rq->nr_running--;
2728 }
2729
2730 /*
2731  * Signed add and clamp on underflow.
2732  *
2733  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2734  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2735  * values.
2736  */
2737 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2738         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2739         typeof(_val) val = (_val);                              \
2740         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2741                                                                 \
2742         res = var + val;                                        \
2743                                                                 \
2744         if (val < 0 && res > var)                               \
2745                 res = 0;                                        \
2746                                                                 \
2747         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2748 } while (0)
2749
2750 /*
2751  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2752  *
2753  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2754  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2755  * values.
2756  */
2757 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2758         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2759         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2760         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2761         res = var - val;                                        \
2762         if (res > var)                                          \
2763                 res = 0;                                        \
2764         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2765 } while (0)
2766
2767 /*
2768  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2769  *
2770  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2771  * and is thus optimized for local variable updates.
2772  */
2773 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2774         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2775         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2776 } while (0)
2777
2778 #ifdef CONFIG_SMP
2779 static inline void
2780 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2781 {
2782         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2783
2784         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2785         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2786 }
2787
2788 static inline void
2789 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2790 {
2791         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2792
2793         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2794         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2795                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2796 }
2797
2798 static inline void
2799 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2800 {
2801         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2802         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2803 }
2804
2805 static inline void
2806 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2807 {
2808         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2809         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2810 }
2811 #else
2812 static inline void
2813 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2814 static inline void
2815 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2816 static inline void
2817 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2818 static inline void
2819 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2820 #endif
2821
2822 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2823                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2824 {
2825         if (se->on_rq) {
2826                 /* commit outstanding execution time */
2827                 if (cfs_rq->curr == se)
2828                         update_curr(cfs_rq);
2829                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2830                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2831         }
2832         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2833
2834         se->runnable_weight = runnable;
2835         update_load_set(&se->load, weight);
2836
2837 #ifdef CONFIG_SMP
2838         do {
2839                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2840
2841                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2842                 se->avg.runnable_load_avg =
2843                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2844         } while (0);
2845 #endif
2846
2847         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2848         if (se->on_rq) {
2849                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2850                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2851         }
2852 }
2853
2854 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2855 {
2856         struct sched_entity *se = &p->se;
2857         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2858         struct load_weight *load = &se->load;
2859         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2860
2861         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2862         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2863 }
2864
2865 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2866 #ifdef CONFIG_SMP
2867 /*
2868  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2869  * global sum we all love to hate.
2870  *
2871  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2872  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2873  *
2874  *                     tg->weight * grq->load.weight
2875  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2876  *                        \Sum grq->load.weight
2877  *
2878  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2879  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2880  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2881  *
2882  * So instead of the above, we substitute:
2883  *
2884  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2885  *
2886  * which yields the following:
2887  *
2888  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2889  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2890  *                              tg->load_avg
2891  *
2892  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2893  *
2894  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2895  *
2896  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2897  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2898  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2899  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2900  * yielding bad latency etc..
2901  *
2902  * Now, in that special case (1) reduces to:
2903  *
2904  *                     tg->weight * grq->load.weight
2905  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2906  *                          grp->load.weight
2907  *
2908  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2909  *
2910  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2911  * UP case, like:
2912  *
2913  *   ge->load.weight =
2914  *
2915  *              tg->weight * grq->load.weight
2916  *     ---------------------------------------------------         (5)
2917  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2918  *
2919  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2920  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2921  *
2922  *
2923  *                     tg->weight * grq->load.weight
2924  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2925  *                              tg_load_avg'
2926  *
2927  * Where:
2928  *
2929  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2930  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2931  *
2932  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2933  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2934  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2935  *
2936  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2937  *
2938  * hence icky!
2939  */
2940 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2941 {
2942         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2943         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2944
2945         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2946
2947         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2948
2949         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2950
2951         /* Ensure tg_weight >= load */
2952         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2953         tg_weight += load;
2954
2955         shares = (tg_shares * load);
2956         if (tg_weight)
2957                 shares /= tg_weight;
2958
2959         /*
2960          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2961          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2962          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2963          * the group on a CPU.
2964          *
2965          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2966          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2967          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2968          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2969          * instead of 0.
2970          */
2971         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2972 }
2973
2974 /*
2975  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2976  * the group entity weight calculated above.
2977  *
2978  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2979  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2980  * does not represent the runnable weight.
2981  *
2982  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2983  * runqueue:
2984  *
2985  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2986  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2987  *                                               grq->avg.load_avg
2988  *
2989  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2990  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2991  *
2992  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2993  *
2994  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2995  *              -----------------------------------------------------   (8)
2996  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2997  *
2998  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2999  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
3000  */
3001 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
3002 {
3003         long runnable, load_avg;
3004
3005         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
3006                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
3007
3008         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
3009                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
3010
3011         runnable *= shares;
3012         if (load_avg)
3013                 runnable /= load_avg;
3014
3015         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
3016 }
3017 #endif /* CONFIG_SMP */
3018
3019 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3020
3021 /*
3022  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3023  * runqueue.
3024  */
3025 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3026 {
3027         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3028         long shares, runnable;
3029
3030         if (!gcfs_rq)
3031                 return;
3032
3033         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3034                 return;
3035
3036 #ifndef CONFIG_SMP
3037         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3038
3039         if (likely(se->load.weight == shares))
3040                 return;
3041 #else
3042         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3043         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3044 #endif
3045
3046         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3047 }
3048
3049 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3050 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3051 {
3052 }
3053 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3054
3055 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3056 {
3057         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3058
3059         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3060                 /*
3061                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3062                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3063                  * a real problem.
3064                  *
3065                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3066                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3067                  * number include things like RT tasks.
3068                  *
3069                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3070                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3071                  *
3072                  * See cpu_util().
3073                  */
3074                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3075         }
3076 }
3077
3078 #ifdef CONFIG_SMP
3079 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3080 /**
3081  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3082  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3083  * @force: update regardless of how small the difference
3084  *
3085  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3086  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3087  * considerations.
3088  *
3089  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3090  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3091  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3092  *
3093  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3094  */
3095 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3096 {
3097         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3098
3099         /*
3100          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3101          */
3102         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3103                 return;
3104
3105         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3106                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3107                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3108         }
3109 }
3110
3111 /*
3112  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3113  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3114  * including the state of rq->lock, should be made.
3115  */
3116 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3117                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3118 {
3119         u64 p_last_update_time;
3120         u64 n_last_update_time;
3121
3122         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3123                 return;
3124
3125         /*
3126          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3127          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3128          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3129          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3130          * the wakee more load sounds not bad.
3131          */
3132         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3133                 return;
3134
3135 #ifndef CONFIG_64BIT
3136         {
3137                 u64 p_last_update_time_copy;
3138                 u64 n_last_update_time_copy;
3139
3140                 do {
3141                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3142                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3143
3144                         smp_rmb();
3145
3146                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3147                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3148
3149                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3150                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3151         }
3152 #else
3153         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3154         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3155 #endif
3156         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3157         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3158 }
3159
3160
3161 /*
3162  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3163  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3164  * that for each group:
3165  *
3166  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3167  *
3168  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3169  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3170  *
3171  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3172  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3173  * their PELT windows aligned).
3174  *
3175  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3176  *
3177  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3178  *
3179  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3180  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3181  *
3182  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3183  *
3184  * And per (1) we have:
3185  *
3186  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3187  *
3188  * Which gives:
3189  *
3190  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3191  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3192  *                               grq->load.weight
3193  *
3194  * Except that is wrong!
3195  *
3196  * Because while for entities historical weight is not important and we
3197  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3198  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3199  *
3200  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3201  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3202  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3203  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3204  *
3205  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3206  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3207  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3208  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3209  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3210  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3211  *
3212  * So we'll have to approximate.. :/
3213  *
3214  * Given the constraint:
3215  *
3216  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3217  *
3218  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3219  * overlap.
3220  *
3221  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3222  *
3223  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3224  *
3225  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3226  *
3227  */
3228
3229 static inline void
3230 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3231 {
3232         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3233
3234         /* Nothing to update */
3235         if (!delta)
3236                 return;
3237
3238         /*
3239          * The relation between sum and avg is:
3240          *
3241          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3242          *
3243          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3244          */
3245
3246         /* Set new sched_entity's utilization */
3247         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3248         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3249
3250         /* Update parent cfs_rq utilization */
3251         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3252         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3253 }
3254
3255 static inline void
3256 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3257 {
3258         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3259         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3260         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3261         s64 delta_sum;
3262
3263         if (!runnable_sum)
3264                 return;
3265
3266         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3267
3268         if (runnable_sum >= 0) {
3269                 /*
3270                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3271                  * the CPU is saturated running == runnable.
3272                  */
3273                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3274                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3275         } else {
3276                 /*
3277                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3278                  * assuming all tasks are equally runnable.
3279                  */
3280                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3281                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3282                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3283                 }
3284
3285                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3286                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3287         }
3288
3289         /*
3290          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3291          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3292          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3293          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3294          */
3295         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3296         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3297
3298         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3299         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3300
3301         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3302         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3303
3304         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3305         se->avg.load_avg = load_avg;
3306         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3307         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3308
3309         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3310         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3311         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3312         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3313
3314         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3315         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3316
3317         if (se->on_rq) {
3318                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3319                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3320         }
3321 }
3322
3323 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3324 {
3325         cfs_rq->propagate = 1;
3326         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3327 }
3328
3329 /* Update task and its cfs_rq load average */
3330 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3331 {
3332         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3333
3334         if (entity_is_task(se))
3335                 return 0;
3336
3337         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3338         if (!gcfs_rq->propagate)
3339                 return 0;
3340
3341         gcfs_rq->propagate = 0;
3342
3343         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3344
3345         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3346
3347         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3348         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3349
3350         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3351         trace_pelt_se_tp(se);
3352
3353         return 1;
3354 }
3355
3356 /*
3357  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3358  * group_entity:
3359  */
3360 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3361 {
3362         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3363
3364         /*
3365          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3366          * decay it:
3367          */
3368         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3369                 return false;
3370
3371         /*
3372          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3373          * the utilization of the sched_entity:
3374          */
3375         if (gcfs_rq->propagate)
3376                 return false;
3377
3378         /*
3379          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3380          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3381          * waste of time to try to decay it:
3382          */
3383         return true;
3384 }
3385
3386 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3387
3388 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3389
3390 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3391 {
3392         return 0;
3393 }
3394
3395 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3396
3397 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3398
3399 /**
3400  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3401  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3402  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3403  *
3404  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3405  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3406  * post_init_entity_util_avg().
3407  *
3408  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3409  *
3410  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3411  *
3412  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3413  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3414  */
3415 static inline int
3416 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3417 {
3418         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3419         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3420         int decayed = 0;
3421
3422         if (cfs_rq->removed.nr) {
3423                 unsigned long r;
3424                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3425
3426                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3427                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3428                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3429                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3430                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3431                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3432
3433                 r = removed_load;
3434                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3435                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3436
3437                 r = removed_util;
3438                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3439                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3440
3441                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3442
3443                 decayed = 1;
3444         }
3445
3446         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3447
3448 #ifndef CONFIG_64BIT
3449         smp_wmb();
3450         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3451 #endif
3452
3453         if (decayed)
3454                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3455
3456         return decayed;
3457 }
3458
3459 /**
3460  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3461  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3462  * @se: sched_entity to attach
3463  * @flags: migration hints
3464  *
3465  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3466  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3467  */
3468 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3469 {
3470         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3471
3472         /*
3473          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3474          * window because without that, really weird and wonderful things can
3475          * happen.
3476          *
3477          * XXX illustrate
3478          */
3479         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3480         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3481
3482         /*
3483          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3484          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3485          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3486          * _sum a little.
3487          */
3488         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3489
3490         se->avg.load_sum = divider;
3491         if (se_weight(se)) {
3492                 se->avg.load_sum =
3493                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3494         }
3495
3496         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3497
3498         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3499         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3500         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3501
3502         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3503
3504         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3505
3506         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3507 }
3508
3509 /**
3510  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3511  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3512  * @se: sched_entity to detach
3513  *
3514  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3515  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3516  */
3517 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3518 {
3519         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3520         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3521         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3522
3523         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3524
3525         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3526
3527         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3528 }
3529
3530 /*
3531  * Optional action to be done while updating the load average
3532  */
3533 #define UPDATE_TG       0x1
3534 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3535 #define DO_ATTACH       0x4
3536
3537 /* Update task and its cfs_rq load average */
3538 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3539 {
3540         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3541         int decayed;
3542
3543         /*
3544          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3545          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3546          */
3547         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3548                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3549
3550         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3551         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3552
3553         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3554
3555                 /*
3556                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3557                  * !last_update_time means we've passed through
3558                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3559                  *
3560                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3561                  */
3562                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3563                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3564
3565         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3566                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3567 }
3568
3569 #ifndef CONFIG_64BIT
3570 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3571 {
3572         u64 last_update_time_copy;
3573         u64 last_update_time;
3574
3575         do {
3576                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3577                 smp_rmb();
3578                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3579         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3580
3581         return last_update_time;
3582 }
3583 #else
3584 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3585 {
3586         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3587 }
3588 #endif
3589
3590 /*
3591  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3592  * the previous rq.
3593  */
3594 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3595 {
3596         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3597         u64 last_update_time;
3598
3599         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3600         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3601 }
3602
3603 /*
3604  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3605  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3606  */
3607 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3608 {
3609         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3610         unsigned long flags;
3611
3612         /*
3613          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3614          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3615          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3616          */
3617
3618         sync_entity_load_avg(se);
3619
3620         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3621         ++cfs_rq->removed.nr;
3622         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3623         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3624         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3625         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3626 }
3627
3628 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3629 {
3630         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3631 }
3632
3633 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3634 {
3635         return cfs_rq->avg.load_avg;
3636 }
3637
3638 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3639
3640 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3641 {
3642         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3643 }
3644
3645 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3646 {
3647         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3648
3649         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3650 }
3651
3652 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3653 {
3654         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3655 }
3656
3657 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3658                                     struct task_struct *p)
3659 {
3660         unsigned int enqueued;
3661
3662         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3663                 return;
3664
3665         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3666         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3667         enqueued += _task_util_est(p);
3668         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3669 }
3670
3671 /*
3672  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3673  * based on the observation that:
3674  *
3675  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3676  *
3677  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3678  */
3679 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3680 {
3681         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3682 }
3683
3684 static void
3685 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3686 {
3687         long last_ewma_diff;
3688         struct util_est ue;
3689         int cpu;
3690
3691         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3692                 return;
3693
3694         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3695         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3696         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3697         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3698
3699         /*
3700          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3701          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3702          */
3703         if (!task_sleep)
3704                 return;
3705
3706         /*
3707          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3708          * skip the util_est update.
3709          */
3710         ue = p->se.avg.util_est;
3711         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3712                 return;
3713
3714         /*
3715          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3716          * already ~1% close to its last activation value.
3717          */
3718         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3719         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3720         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3721                 return;
3722
3723         /*
3724          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3725          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3726          */
3727         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3728         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3729                 return;
3730
3731         /*
3732          * Update Task's estimated utilization
3733          *
3734          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3735          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3736          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3737          * Weighted Moving Average (EWMA):
3738          *
3739          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3740          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3741          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3742          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3743          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3744          *
3745          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3746          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3747          */
3748         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3749         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3750         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3751         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3752 }
3753
3754 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3755 {
3756         return capacity * 1024 > task_util_est(p) * capacity_margin;
3757 }
3758
3759 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3760 {
3761         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3762                 return;
3763
3764         if (!p) {
3765                 rq->misfit_task_load = 0;
3766                 return;
3767         }
3768
3769         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3770                 rq->misfit_task_load = 0;
3771                 return;
3772         }
3773
3774         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3775 }
3776
3777 #else /* CONFIG_SMP */
3778
3779 #define UPDATE_TG       0x0
3780 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3781 #define DO_ATTACH       0x0
3782
3783 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3784 {
3785         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3786 }
3787
3788 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3789
3790 static inline void
3791 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3792 static inline void
3793 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3794
3795 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3796 {
3797         return 0;
3798 }
3799
3800 static inline void
3801 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3802
3803 static inline void
3804 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3805                  bool task_sleep) {}
3806 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3807
3808 #endif /* CONFIG_SMP */
3809
3810 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3811 {
3812 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3813         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3814
3815         if (d < 0)
3816                 d = -d;
3817
3818         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3819                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3820 #endif
3821 }
3822
3823 static void
3824 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3825 {
3826         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3827
3828         /*
3829          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3830          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3831          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3832          * stays open at the end.
3833          */
3834         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3835                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3836
3837         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3838         if (!initial) {
3839                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3840
3841                 /*
3842                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3843                  * for a gentler effect of sleepers:
3844                  */
3845                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3846                         thresh >>= 1;
3847
3848                 vruntime -= thresh;
3849         }
3850
3851         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3852         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3853 }
3854
3855 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3856
3857 static inline void check_schedstat_required(void)
3858 {
3859 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3860         if (schedstat_enabled())
3861                 return;
3862
3863         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3864         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3865                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3866                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3867                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3868                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3869                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3870                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3871                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3872                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3873         }
3874 #endif
3875 }
3876
3877
3878 /*
3879  * MIGRATION
3880  *
3881  *      dequeue
3882  *        update_curr()
3883  *          update_min_vruntime()
3884  *        vruntime -= min_vruntime
3885  *
3886  *      enqueue
3887  *        update_curr()
3888  *          update_min_vruntime()
3889  *        vruntime += min_vruntime
3890  *
3891  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3892  * min_vruntime are up-to-date.
3893  *
3894  * WAKEUP (remote)
3895  *
3896  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3897  *        vruntime -= min_vruntime
3898  *
3899  *      enqueue
3900  *        update_curr()
3901  *          update_min_vruntime()
3902  *        vruntime += min_vruntime
3903  *
3904  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3905  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3906  */
3907
3908 static void
3909 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3910 {
3911         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3912         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3913
3914         /*
3915          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3916          * update_curr().
3917          */
3918         if (renorm && curr)
3919                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3920
3921         update_curr(cfs_rq);
3922
3923         /*
3924          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3925          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3926          * placed in the past could significantly boost this task to the
3927          * fairness detriment of existing tasks.
3928          */
3929         if (renorm && !curr)
3930                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3931
3932         /*
3933          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3934          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3935          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3936          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3937          *     its group cfs_rq
3938          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3939          */
3940         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3941         update_cfs_group(se);
3942         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3943         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3944
3945         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3946                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3947
3948         check_schedstat_required();
3949         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3950         check_spread(cfs_rq, se);
3951         if (!curr)
3952                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3953         se->on_rq = 1;
3954
3955         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3956                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3957                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3958         }
3959 }
3960
3961 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3962 {
3963         for_each_sched_entity(se) {
3964                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3965                 if (cfs_rq->last != se)
3966                         break;
3967
3968                 cfs_rq->last = NULL;
3969         }
3970 }
3971
3972 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3973 {
3974         for_each_sched_entity(se) {
3975                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3976                 if (cfs_rq->next != se)
3977                         break;
3978
3979                 cfs_rq->next = NULL;
3980         }
3981 }
3982
3983 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3984 {
3985         for_each_sched_entity(se) {
3986                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3987                 if (cfs_rq->skip != se)
3988                         break;
3989
3990                 cfs_rq->skip = NULL;
3991         }
3992 }
3993
3994 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3995 {
3996         if (cfs_rq->last == se)
3997                 __clear_buddies_last(se);
3998
3999         if (cfs_rq->next == se)
4000                 __clear_buddies_next(se);
4001
4002         if (cfs_rq->skip == se)
4003                 __clear_buddies_skip(se);
4004 }
4005
4006 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4007
4008 static void
4009 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4010 {
4011         /*
4012          * Update run-time statistics of the 'current'.
4013          */
4014         update_curr(cfs_rq);
4015
4016         /*
4017          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4018          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4019          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4020          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4021          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4022          *     of its group cfs_rq.
4023          */
4024         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4025         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4026
4027         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4028
4029         clear_buddies(cfs_rq, se);
4030
4031         if (se != cfs_rq->curr)
4032                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4033         se->on_rq = 0;
4034         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4035
4036         /*
4037          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4038          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4039          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4040          * can move min_vruntime forward still more.
4041          */
4042         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4043                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4044
4045         /* return excess runtime on last dequeue */
4046         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4047
4048         update_cfs_group(se);
4049
4050         /*
4051          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4052          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4053          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4054          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4055          */
4056         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4057                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4058 }
4059
4060 /*
4061  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4062  */
4063 static void
4064 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4065 {
4066         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4067         struct sched_entity *se;
4068         s64 delta;
4069
4070         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4071         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4072         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4073                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4074                 /*
4075                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4076                  * re-elected due to buddy favours.
4077                  */
4078                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4079                 return;
4080         }
4081
4082         /*
4083          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4084          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4085          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4086          */
4087         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4088                 return;
4089
4090         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4091         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4092
4093         if (delta < 0)
4094                 return;
4095
4096         if (delta > ideal_runtime)
4097                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4098 }
4099
4100 static void
4101 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4102 {
4103         /* 'current' is not kept within the tree. */
4104         if (se->on_rq) {
4105                 /*
4106                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4107                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4108                  * runqueue.
4109                  */
4110                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4111                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4112                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4113         }
4114
4115         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4116         cfs_rq->curr = se;
4117
4118         /*
4119          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4120          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4121          * when there are only lesser-weight tasks around):
4122          */
4123         if (schedstat_enabled() &&
4124             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4125                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4126                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4127                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4128         }
4129
4130         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4131 }
4132
4133 static int
4134 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4135
4136 /*
4137  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4138  * 1) keep things fair between processes/task groups
4139  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4140  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4141  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4142  */
4143 static struct sched_entity *
4144 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4145 {
4146         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4147         struct sched_entity *se;
4148
4149         /*
4150          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4151          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4152          */
4153         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4154                 left = curr;
4155
4156         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4157
4158         /*
4159          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4160          * be done without getting too unfair.
4161          */
4162         if (cfs_rq->skip == se) {
4163                 struct sched_entity *second;
4164
4165                 if (se == curr) {
4166                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4167                 } else {
4168                         second = __pick_next_entity(se);
4169                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4170                                 second = curr;
4171                 }
4172
4173                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4174                         se = second;
4175         }
4176
4177         /*
4178          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4179          */
4180         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4181                 se = cfs_rq->last;
4182
4183         /*
4184          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4185          */
4186         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4187                 se = cfs_rq->next;
4188
4189         clear_buddies(cfs_rq, se);
4190
4191         return se;
4192 }
4193
4194 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4195
4196 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4197 {
4198         /*
4199          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4200          * was not called and update_curr() has to be done:
4201          */
4202         if (prev->on_rq)
4203                 update_curr(cfs_rq);
4204
4205         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4206         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4207
4208         check_spread(cfs_rq, prev);
4209
4210         if (prev->on_rq) {
4211                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4212                 /* Put 'current' back into the tree. */
4213                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4214                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4215                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4216         }
4217         cfs_rq->curr = NULL;
4218 }
4219
4220 static void
4221 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4222 {
4223         /*
4224          * Update run-time statistics of the 'current'.
4225          */
4226         update_curr(cfs_rq);
4227
4228         /*
4229          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4230          */
4231         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4232         update_cfs_group(curr);
4233
4234 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4235         /*
4236          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4237          * validating it and just reschedule.
4238          */
4239         if (queued) {
4240                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4241                 return;
4242         }
4243         /*
4244          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4245          */
4246         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4247                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4248                 return;
4249 #endif
4250
4251         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4252                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4253 }
4254
4255
4256 /**************************************************
4257  * CFS bandwidth control machinery
4258  */
4259
4260 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4261
4262 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4263 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4264
4265 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4266 {
4267         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4268 }
4269
4270 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4271 {
4272         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4273 }
4274
4275 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4276 {
4277         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4278 }
4279 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4280 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4281 {
4282         return true;
4283 }
4284
4285 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4286 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4287 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4288
4289 /*
4290  * default period for cfs group bandwidth.
4291  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4292  */
4293 static inline u64 default_cfs_period(void)
4294 {
4295         return 100000000ULL;
4296 }
4297
4298 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4299 {
4300         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4301 }
4302
4303 /*
4304  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4305  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4306  * additional synchronization around rq->lock.
4307  *
4308  * requires cfs_b->lock
4309  */
4310 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4311 {
4312         u64 now;
4313
4314         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4315                 return;
4316
4317         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4318         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4319         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4320         cfs_b->expires_seq++;
4321 }
4322
4323 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4324 {
4325         return &tg->cfs_bandwidth;
4326 }
4327
4328 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4329 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4330 {
4331         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4332                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4333
4334         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4335 }
4336
4337 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4338 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4339 {
4340         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4341         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4342         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4343         int expires_seq;
4344
4345         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4346         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4347
4348         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4349         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4350                 amount = min_amount;
4351         else {
4352                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4353
4354                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4355                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4356                         cfs_b->runtime -= amount;
4357                         cfs_b->idle = 0;
4358                 }
4359         }
4360         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4361         expires = cfs_b->runtime_expires;
4362         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4363
4364         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4365         /*
4366          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4367          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4368          * issued.
4369          */
4370         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4371                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4372                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4373         }
4374
4375         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4376 }
4377
4378 /*
4379  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4380  * fact that rq->clock snapshots this value.
4381  */
4382 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4383 {
4384         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4385
4386         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4387         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4388                 return;
4389
4390         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4391                 return;
4392
4393         /*
4394          * If the local deadline has passed we have to consider the
4395          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4396          * has not truly expired.
4397          *
4398          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4399          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4400          */
4401         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4402                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4403                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4404         } else {
4405                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4406                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4407         }
4408 }
4409
4410 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4411 {
4412         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4413         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4414         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4415
4416         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4417                 return;
4418
4419         /*
4420          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4421          * hierarchy can be throttled
4422          */
4423         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4424                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4425 }
4426
4427 static __always_inline
4428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4429 {
4430         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4431                 return;
4432
4433         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4434 }
4435
4436 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4437 {
4438         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4439 }
4440
4441 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4442 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4443 {
4444         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4445 }
4446
4447 /*
4448  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4449  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4450  * load-balance operations.
4451  */
4452 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4453                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4454 {
4455         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4456
4457         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4458         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4459
4460         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4461                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4462 }
4463
4464 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4465 {
4466         struct rq *rq = data;
4467         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4468
4469         cfs_rq->throttle_count--;
4470         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4471                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4472                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4473                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4474
4475                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4476                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4477                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4478         }
4479
4480         return 0;
4481 }
4482
4483 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4484 {
4485         struct rq *rq = data;
4486         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4487
4488         /* group is entering throttled state, stop time */
4489         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4490                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4491                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4492         }
4493         cfs_rq->throttle_count++;
4494
4495         return 0;
4496 }
4497
4498 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4499 {
4500         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4501         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4502         struct sched_entity *se;
4503         long task_delta, dequeue = 1;
4504         bool empty;
4505
4506         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4507
4508         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4509         rcu_read_lock();
4510         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4511         rcu_read_unlock();
4512
4513         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4514         for_each_sched_entity(se) {
4515                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4516                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4517                 if (!se->on_rq)
4518                         break;
4519
4520                 if (dequeue)
4521                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4522                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4523
4524                 if (qcfs_rq->load.weight)
4525                         dequeue = 0;
4526         }
4527
4528         if (!se)
4529                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4530
4531         cfs_rq->throttled = 1;
4532         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4533         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4534         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4535
4536         /*
4537          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4538          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4539          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4540          */
4541         if (cfs_b->distribute_running)
4542                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4543         else
4544                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4545
4546         /*
4547          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4548          * timer is running.
4549          */
4550         if (empty)
4551                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4552
4553         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4554 }
4555
4556 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4557 {
4558         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4559         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4560         struct sched_entity *se;
4561         int enqueue = 1;
4562         long task_delta;
4563
4564         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4565
4566         cfs_rq->throttled = 0;
4567
4568         update_rq_clock(rq);
4569
4570         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4571         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4572         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4573         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4574
4575         /* update hierarchical throttle state */
4576         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4577
4578         if (!cfs_rq->load.weight)
4579                 return;
4580
4581         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4582         for_each_sched_entity(se) {
4583                 if (se->on_rq)
4584                         enqueue = 0;
4585
4586                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4587                 if (enqueue)
4588                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4589                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4590
4591                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4592                         break;
4593         }
4594
4595         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4596
4597         if (!se)
4598                 add_nr_running(rq, task_delta);
4599
4600         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4601         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4602                 resched_curr(rq);
4603 }
4604
4605 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4606                 u64 remaining, u64 expires)
4607 {
4608         struct cfs_rq *cfs_rq;
4609         u64 runtime;
4610         u64 starting_runtime = remaining;
4611
4612         rcu_read_lock();
4613         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4614                                 throttled_list) {
4615                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4616                 struct rq_flags rf;
4617
4618                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4619                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4620                         goto next;
4621
4622                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4623                 if (runtime > remaining)
4624                         runtime = remaining;
4625                 remaining -= runtime;
4626
4627                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4628                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4629
4630                 /* we check whether we're throttled above */
4631                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4632                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4633
4634 next:
4635                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4636
4637                 if (!remaining)
4638                         break;
4639         }
4640         rcu_read_unlock();
4641
4642         return starting_runtime - remaining;
4643 }
4644
4645 /*
4646  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4647  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4648  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4649  * used to track this state.
4650  */
4651 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4652 {
4653         u64 runtime, runtime_expires;
4654         int throttled;
4655
4656         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4657         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4658                 goto out_deactivate;
4659
4660         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4661         cfs_b->nr_periods += overrun;
4662
4663         /*
4664          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4665          * we're going inactive then everything else can be deferred
4666          */
4667         if (cfs_b->idle && !throttled)
4668                 goto out_deactivate;
4669
4670         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4671
4672         if (!throttled) {
4673                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4674                 cfs_b->idle = 1;
4675                 return 0;
4676         }
4677
4678         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4679         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4680
4681         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4682
4683         /*
4684          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4685          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4686          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4687          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4688          * only by limited amounts in that extreme case.
4689          */
4690         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4691                 runtime = cfs_b->runtime;
4692                 cfs_b->distribute_running = 1;
4693                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4694                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4695                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4696                                                  runtime_expires);
4697                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4698
4699                 cfs_b->distribute_running = 0;
4700                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4701
4702                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4703         }
4704
4705         /*
4706          * While we are ensured activity in the period following an
4707          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4708          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4709          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4710          */
4711         cfs_b->idle = 0;
4712
4713         return 0;
4714
4715 out_deactivate:
4716         return 1;
4717 }
4718
4719 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4720 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4721 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4722 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4723 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4724 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4725
4726 /*
4727  * Are we near the end of the current quota period?
4728  *
4729  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4730  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4731  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4732  */
4733 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4734 {
4735         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4736         u64 remaining;
4737
4738         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4739         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4740                 return 1;
4741
4742         /* is a quota refresh about to occur? */
4743         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4744         if (remaining < min_expire)
4745                 return 1;
4746
4747         return 0;
4748 }
4749
4750 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4751 {
4752         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4753
4754         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4755         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4756                 return;
4757
4758         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
4759         if (cfs_b->slack_started)
4760                 return;
4761         cfs_b->slack_started = true;
4762
4763         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4764                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4765                         HRTIMER_MODE_REL);
4766 }
4767
4768 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4769 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4770 {
4771         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4772         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4773
4774         if (slack_runtime <= 0)
4775                 return;
4776
4777         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4778         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4779             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4780                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4781
4782                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4783                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4784                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4785                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4786         }
4787         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4788
4789         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4790         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4791 }
4792
4793 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4794 {
4795         if (!cfs_bandwidth_used())
4796                 return;
4797
4798         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4799                 return;
4800
4801         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4802 }
4803
4804 /*
4805  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4806  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4807  */
4808 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4809 {
4810         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4811         unsigned long flags;
4812         u64 expires;
4813
4814         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4815         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4816         cfs_b->slack_started = false;
4817         if (cfs_b->distribute_running) {
4818                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4819                 return;
4820         }
4821
4822         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4823                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4824                 return;
4825         }
4826
4827         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4828                 runtime = cfs_b->runtime;
4829
4830         expires = cfs_b->runtime_expires;
4831         if (runtime)
4832                 cfs_b->distribute_running = 1;
4833
4834         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4835
4836         if (!runtime)
4837                 return;
4838
4839         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4840
4841         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4842         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4843                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4844         cfs_b->distribute_running = 0;
4845         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4846 }
4847
4848 /*
4849  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4850  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4851  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4852  */
4853 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4854 {
4855         if (!cfs_bandwidth_used())
4856                 return;
4857
4858         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4859         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4860                 return;
4861
4862         /* ensure the group is not already throttled */
4863         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4864                 return;
4865
4866         /* update runtime allocation */
4867         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4868         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4869                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4870 }
4871
4872 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4873 {
4874         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4875
4876         if (!cfs_bandwidth_used())
4877                 return;
4878
4879         if (!tg->parent)
4880                 return;
4881
4882         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4883         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4884
4885         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4886         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4887 }
4888
4889 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4890 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4891 {
4892         if (!cfs_bandwidth_used())
4893                 return false;
4894
4895         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4896                 return false;
4897
4898         /*
4899          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4900          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4901          */
4902         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4903                 return true;
4904
4905         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4906         return true;
4907 }
4908
4909 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4910 {
4911         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4912                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4913
4914         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4915
4916         return HRTIMER_NORESTART;
4917 }
4918
4919 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4920
4921 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4922 {
4923         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4924                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4925         unsigned long flags;
4926         int overrun;
4927         int idle = 0;
4928         int count = 0;
4929
4930         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4931         for (;;) {
4932                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4933                 if (!overrun)
4934                         break;
4935
4936                 if (++count > 3) {
4937                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4938
4939                         new = (old * 147) / 128; /* ~115% */
4940                         new = min(new, max_cfs_quota_period);
4941
4942                         cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4943
4944                         /* since max is 1s, this is limited to 1e9^2, which fits in u64 */
4945                         cfs_b->quota *= new;
4946                         cfs_b->quota = div64_u64(cfs_b->quota, old);
4947
4948                         pr_warn_ratelimited(
4949         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4950                                 smp_processor_id(),
4951                                 div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4952                                 div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4953
4954                         /* reset count so we don't come right back in here */
4955                         count = 0;
4956                 }
4957
4958                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
4959         }
4960         if (idle)
4961                 cfs_b->period_active = 0;
4962         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4963
4964         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4965 }
4966
4967 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4968 {
4969         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4970         cfs_b->runtime = 0;
4971         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4972         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4973
4974         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4975         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4976         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4977         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4978         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4979         cfs_b->distribute_running = 0;
4980         cfs_b->slack_started = false;
4981 }
4982
4983 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4984 {
4985         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4986         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4987 }
4988
4989 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4990 {
4991         u64 overrun;
4992
4993         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4994
4995         if (cfs_b->period_active)
4996                 return;
4997
4998         cfs_b->period_active = 1;
4999         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5000         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
5001         cfs_b->expires_seq++;
5002         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5003 }
5004
5005 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5006 {
5007         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5008         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5009                 return;
5010
5011         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5012         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5013 }
5014
5015 /*
5016  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5017  *
5018  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5019  * bits doesn't do much.
5020  */
5021
5022 /* cpu online calback */
5023 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5024 {
5025         struct task_group *tg;
5026
5027         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5028
5029         rcu_read_lock();
5030         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5031                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5032                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5033
5034                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5035                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5036                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5037         }
5038         rcu_read_unlock();
5039 }
5040
5041 /* cpu offline callback */
5042 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5043 {
5044         struct task_group *tg;
5045
5046         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5047
5048         rcu_read_lock();
5049         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5050                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5051
5052                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5053                         continue;
5054
5055                 /*
5056                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5057                  * there's some valid quota amount
5058                  */
5059                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5060                 /*
5061                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5062                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5063                  */
5064                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5065
5066                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5067                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5068         }
5069         rcu_read_unlock();
5070 }
5071
5072 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5073
5074 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5075 {
5076         return false;
5077 }
5078
5079 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5080 {
5081         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5082 }
5083
5084 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5085 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5086 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5087 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5088 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5089
5090 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5091 {
5092         return 0;
5093 }
5094
5095 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5096 {
5097         return 0;
5098 }
5099
5100 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5101                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5102 {
5103         return 0;
5104 }
5105
5106 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5107
5108 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5109 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5110 #endif
5111
5112 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5113 {
5114         return NULL;
5115 }
5116 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5117 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5118 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5119
5120 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5121
5122 /**************************************************
5123  * CFS operations on tasks:
5124  */
5125
5126 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5127 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5128 {
5129         struct sched_entity *se = &p->se;
5130         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5131
5132         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5133
5134         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5135                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5136                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5137                 s64 delta = slice - ran;
5138
5139                 if (delta < 0) {
5140                         if (rq->curr == p)
5141                                 resched_curr(rq);
5142                         return;
5143                 }
5144                 hrtick_start(rq, delta);
5145         }
5146 }
5147
5148 /*
5149  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5150  * current task is from our class and nr_running is low enough
5151  * to matter.
5152  */
5153 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5154 {
5155         struct task_struct *curr = rq->curr;
5156
5157         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5158                 return;
5159
5160         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5161                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5162 }
5163 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5164 static inline void
5165 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5166 {
5167 }
5168
5169 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5170 {
5171 }
5172 #endif
5173
5174 #ifdef CONFIG_SMP
5175 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5176
5177 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5178 {
5179         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5180 }
5181
5182 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5183 {
5184         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5185                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5186                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5187         }
5188 }
5189 #else
5190 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5191 #endif
5192
5193 /*
5194  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5195  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5196  * then put the task into the rbtree:
5197  */
5198 static void
5199 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5200 {
5201         struct cfs_rq *cfs_rq;
5202         struct sched_entity *se = &p->se;
5203
5204         /*
5205          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5206          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5207          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5208          * estimated utilization, before we update schedutil.
5209          */
5210         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5211
5212         /*
5213          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5214          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5215          * passed.
5216          */
5217         if (p->in_iowait)
5218                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5219
5220         for_each_sched_entity(se) {
5221                 if (se->on_rq)
5222                         break;
5223                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5224                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5225
5226                 /*
5227                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5228                  *
5229                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5230                  * post the final h_nr_running increment below.
5231                  */
5232                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5233                         break;
5234                 cfs_rq->h_nr_running++;
5235
5236                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5237         }
5238
5239         for_each_sched_entity(se) {
5240                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5241                 cfs_rq->h_nr_running++;
5242
5243                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5244                         break;
5245
5246                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5247                 update_cfs_group(se);
5248         }
5249
5250         if (!se) {
5251                 add_nr_running(rq, 1);
5252                 /*
5253                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5254                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5255                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5256                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5257                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5258                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5259                  * overutilized flag detection.
5260                  *
5261                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5262                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5263                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5264                  * and the following generally works well enough in practice.
5265                  */
5266                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5267                         update_overutilized_status(rq);
5268
5269         }
5270
5271         if (cfs_bandwidth_used()) {
5272                 /*
5273                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5274                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5275                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5276                  * below.
5277                  */
5278                 for_each_sched_entity(se) {
5279                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5280
5281                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5282                                 break;
5283                 }
5284         }
5285
5286         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5287
5288         hrtick_update(rq);
5289 }
5290
5291 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5292
5293 /*
5294  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5295  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5296  * update the fair scheduling stats:
5297  */
5298 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5299 {
5300         struct cfs_rq *cfs_rq;
5301         struct sched_entity *se = &p->se;
5302         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5303
5304         for_each_sched_entity(se) {
5305                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5306                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5307
5308                 /*
5309                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5310                  *
5311                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5312                  * post the final h_nr_running decrement below.
5313                 */
5314                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5315                         break;
5316                 cfs_rq->h_nr_running--;
5317
5318                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5319                 if (cfs_rq->load.weight) {
5320                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5321                         se = parent_entity(se);
5322                         /*
5323                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5324                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5325                          */
5326                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5327                                 set_next_buddy(se);
5328                         break;
5329                 }
5330                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5331         }
5332
5333         for_each_sched_entity(se) {
5334                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5335                 cfs_rq->h_nr_running--;
5336
5337                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5338                         break;
5339
5340                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5341                 update_cfs_group(se);
5342         }
5343
5344         if (!se)
5345                 sub_nr_running(rq, 1);
5346
5347         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5348         hrtick_update(rq);
5349 }
5350
5351 #ifdef CONFIG_SMP
5352
5353 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5354 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5355 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5356
5357 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5358
5359 static struct {
5360         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5361         atomic_t nr_cpus;
5362         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5363         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5364         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5365 } nohz ____cacheline_aligned;
5366
5367 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5368
5369 static unsigned long cpu_runnable_load(struct rq *rq)
5370 {
5371         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5372 }
5373
5374 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5375 {
5376         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5377 }
5378
5379 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5380 {
5381         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5382         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5383         unsigned long load_avg = cpu_runnable_load(rq);
5384
5385         if (nr_running)
5386                 return load_avg / nr_running;
5387
5388         return 0;
5389 }
5390
5391 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5392 {
5393         /*
5394          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5395          * jiffy will not have built up many flips.
5396          */
5397         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5398                 current->wakee_flips >>= 1;
5399                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5400         }
5401
5402         if (current->last_wakee != p) {
5403                 current->last_wakee = p;
5404                 current->wakee_flips++;
5405         }
5406 }
5407
5408 /*
5409  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5410  *
5411  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5412  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5413  *
5414  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5415  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5416  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5417  *
5418  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5419  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5420  *
5421  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5422  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5423  * socket size.
5424  */
5425 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5426 {
5427         unsigned int master = current->wakee_flips;
5428         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5429         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5430
5431         if (master < slave)
5432                 swap(master, slave);
5433         if (slave < factor || master < slave * factor)
5434                 return 0;
5435         return 1;
5436 }
5437
5438 /*
5439  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5440  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5441  * CPU.
5442  *
5443  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5444  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5445  *
5446  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5447  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5448  *                        for the overloaded case.
5449  */
5450 static int
5451 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5452 {
5453         /*
5454          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5455          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5456          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5457          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5458          *
5459          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5460          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5461          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5462          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5463          * on one CPU.
5464          */
5465         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5466                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5467
5468         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5469                 return this_cpu;
5470
5471         return nr_cpumask_bits;
5472 }
5473
5474 static int
5475 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5476                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5477 {
5478         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5479         unsigned long task_load;
5480
5481         this_eff_load = cpu_runnable_load(cpu_rq(this_cpu));
5482
5483         if (sync) {
5484                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5485
5486                 if (current_load > this_eff_load)
5487                         return this_cpu;
5488
5489                 this_eff_load -= current_load;
5490         }
5491
5492         task_load = task_h_load(p);
5493
5494         this_eff_load += task_load;
5495         if (sched_feat(WA_BIAS))
5496                 this_eff_load *= 100;
5497         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5498
5499         prev_eff_load = cpu_runnable_load(cpu_rq(prev_cpu));
5500         prev_eff_load -= task_load;
5501         if (sched_feat(WA_BIAS))
5502                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5503         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5504
5505         /*
5506          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5507          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5508          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5509          * idle.
5510          */
5511         if (sync)
5512                 prev_eff_load += 1;
5513
5514         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5515 }
5516
5517 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5518                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5519 {
5520         int target = nr_cpumask_bits;
5521
5522         if (sched_feat(WA_IDLE))
5523                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5524
5525         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5526                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5527
5528         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5529         if (target == nr_cpumask_bits)
5530                 return prev_cpu;
5531
5532         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5533         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5534         return target;
5535 }
5536
5537 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5538
5539 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5540 {
5541         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5542 }
5543
5544 /*
5545  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5546  * domain.
5547  *
5548  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5549  */
5550 static struct sched_group *
5551 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5552                   int this_cpu, int sd_flag)
5553 {
5554         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5555         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5556         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5557         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5558         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5559         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5560         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5561         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5562                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5563
5564         do {
5565                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5566                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5567                 int local_group;
5568                 int i;
5569
5570                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5571                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5572                                         p->cpus_ptr))
5573                         continue;
5574
5575                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5576                                                sched_group_span(group));
5577
5578                 /*
5579                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5580                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5581                  */
5582                 avg_load = 0;
5583                 runnable_load = 0;
5584                 max_spare_cap = 0;
5585
5586                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5587                         load = cpu_runnable_load(cpu_rq(i));
5588                         runnable_load += load;
5589
5590                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5591
5592                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5593
5594                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5595                                 max_spare_cap = spare_cap;
5596                 }
5597
5598                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5599                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5600                                         group->sgc->capacity;
5601                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5602                                         group->sgc->capacity;
5603
5604                 if (local_group) {
5605                         this_runnable_load = runnable_load;
5606                         this_avg_load = avg_load;
5607                         this_spare = max_spare_cap;
5608                 } else {
5609                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5610                                 /*
5611                                  * The runnable load is significantly smaller
5612                                  * so we can pick this new CPU:
5613                                  */
5614                                 min_runnable_load = runnable_load;
5615                                 min_avg_load = avg_load;
5616                                 idlest = group;
5617                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5618                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5619                                 /*
5620                                  * The runnable loads are close so take the
5621                                  * blocked load into account through avg_load:
5622                                  */
5623                                 min_avg_load = avg_load;
5624                                 idlest = group;
5625                         }
5626
5627                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5628                                 most_spare = max_spare_cap;
5629                                 most_spare_sg = group;
5630                         }
5631                 }
5632         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5633
5634         /*
5635          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5636          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5637          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5638          * so we allow for some task stuffing by using
5639          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5640          *
5641          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5642          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5643          * utilization.
5644          */
5645         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5646                 goto skip_spare;
5647
5648         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5649             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5650                 return NULL;
5651
5652         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5653                 return most_spare_sg;
5654
5655 skip_spare:
5656         if (!idlest)
5657                 return NULL;
5658
5659         /*
5660          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5661          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5662          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5663          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5664          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5665          * staying local.
5666          */
5667         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5668             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5669                 return NULL;
5670
5671         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5672                 return NULL;
5673
5674         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5675              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5676                 return NULL;
5677
5678         return idlest;
5679 }
5680
5681 /*
5682  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5683  */
5684 static int
5685 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5686 {
5687         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5688         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5689         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5690         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5691         int shallowest_idle_cpu = -1;
5692         int i;
5693
5694         /* Check if we have any choice: */
5695         if (group->group_weight == 1)
5696                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5697
5698         /* Traverse only the allowed CPUs */
5699         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5700                 if (available_idle_cpu(i)) {
5701                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5702                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5703                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5704                                 /*
5705                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5706                                  * has the smallest exit latency irrespective
5707                                  * of any idle timestamp.
5708                                  */
5709                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5710                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5711                                 shallowest_idle_cpu = i;
5712                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5713                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5714                                 /*
5715                                  * If equal or no active idle state, then
5716                                  * the most recently idled CPU might have
5717                                  * a warmer cache.
5718                                  */
5719                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5720                                 shallowest_idle_cpu = i;
5721                         }
5722                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5723                         load = cpu_runnable_load(cpu_rq(i));
5724                         if (load < min_load) {
5725                                 min_load = load;
5726                                 least_loaded_cpu = i;
5727                         }
5728                 }
5729         }
5730
5731         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5732 }
5733
5734 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5735                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5736 {
5737         int new_cpu = cpu;
5738
5739         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5740                 return prev_cpu;
5741
5742         /*
5743          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5744          * prev_cpu's last_update_time.
5745          */
5746         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5747                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5748
5749         while (sd) {
5750                 struct sched_group *group;
5751                 struct sched_domain *tmp;
5752                 int weight;
5753
5754                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5755                         sd = sd->child;
5756                         continue;
5757                 }
5758
5759                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5760                 if (!group) {
5761                         sd = sd->child;
5762                         continue;
5763                 }
5764
5765                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5766                 if (new_cpu == cpu) {
5767                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5768                         sd = sd->child;
5769                         continue;
5770                 }
5771
5772                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5773                 cpu = new_cpu;
5774                 weight = sd->span_weight;
5775                 sd = NULL;
5776                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5777                         if (weight <= tmp->span_weight)
5778                                 break;
5779                         if (tmp->flags & sd_flag)
5780                                 sd = tmp;
5781                 }
5782         }
5783
5784         return new_cpu;
5785 }
5786
5787 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5788 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5789 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5790
5791 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5792 {
5793         struct sched_domain_shared *sds;
5794
5795         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5796         if (sds)
5797                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5798 }
5799
5800 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5801 {
5802         struct sched_domain_shared *sds;
5803
5804         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5805         if (sds)
5806                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5807
5808         return def;
5809 }
5810
5811 /*
5812  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5813  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5814  *
5815  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5816  * state should be fairly cheap.
5817  */
5818 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5819 {
5820         int core = cpu_of(rq);
5821         int cpu;
5822
5823         rcu_read_lock();
5824         if (test_idle_cores(core, true))
5825                 goto unlock;
5826
5827         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5828                 if (cpu == core)
5829                         continue;
5830
5831                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5832                         goto unlock;
5833         }
5834
5835         set_idle_cores(core, 1);
5836 unlock:
5837         rcu_read_unlock();
5838 }
5839
5840 /*
5841  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5842  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5843  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5844  */
5845 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5846 {
5847         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5848         int core, cpu;
5849
5850         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5851                 return -1;
5852
5853         if (!test_idle_cores(target, false))
5854                 return -1;
5855
5856         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
5857
5858         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5859                 bool idle = true;
5860
5861                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5862                         __cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5863                         if (!available_idle_cpu(cpu))
5864                                 idle = false;
5865                 }
5866
5867                 if (idle)
5868                         return core;
5869         }
5870
5871         /*
5872          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5873          */
5874         set_idle_cores(target, 0);
5875
5876         return -1;
5877 }
5878
5879 /*
5880  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5881  */
5882 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5883 {
5884         int cpu;
5885
5886         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5887                 return -1;
5888
5889         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5890                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5891                         continue;
5892                 if (available_idle_cpu(cpu))
5893                         return cpu;
5894         }
5895
5896         return -1;
5897 }
5898
5899 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5900
5901 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5902 {
5903         return -1;
5904 }
5905
5906 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5907 {
5908         return -1;
5909 }
5910
5911 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5912
5913 /*
5914  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5915  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5916  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5917  */
5918 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5919 {
5920         struct sched_domain *this_sd;
5921         u64 avg_cost, avg_idle;
5922         u64 time, cost;
5923         s64 delta;
5924         int cpu, nr = INT_MAX;
5925         int this = smp_processor_id();
5926
5927         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5928         if (!this_sd)
5929                 return -1;
5930
5931         /*
5932          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5933          * particularly is sensitive here.
5934          */
5935         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5936         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5937
5938         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5939                 return -1;
5940
5941         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5942                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5943                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5944                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5945                 else
5946                         nr = 4;
5947         }
5948
5949         time = cpu_clock(this);
5950
5951         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5952                 if (!--nr)
5953                         return -1;
5954                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5955                         continue;
5956                 if (available_idle_cpu(cpu))
5957                         break;
5958         }
5959
5960         time = cpu_clock(this) - time;
5961         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5962         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5963         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5964
5965         return cpu;
5966 }
5967
5968 /*
5969  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5970  */
5971 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5972 {
5973         struct sched_domain *sd;
5974         int i, recent_used_cpu;
5975
5976         if (available_idle_cpu(target))
5977                 return target;
5978
5979         /*
5980          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
5981          */
5982         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
5983                 return prev;
5984
5985         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
5986         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
5987         if (recent_used_cpu != prev &&
5988             recent_used_cpu != target &&
5989             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
5990             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
5991             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
5992                 /*
5993                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
5994                  * candidate for the next wake:
5995                  */
5996                 p->recent_used_cpu = prev;
5997                 return recent_used_cpu;
5998         }
5999
6000         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6001         if (!sd)
6002                 return target;
6003
6004         i = select_idle_core(p, sd, target);
6005         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6006                 return i;
6007
6008         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6009         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6010                 return i;
6011
6012         i = select_idle_smt(p, target);
6013         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6014                 return i;
6015
6016         return target;
6017 }
6018
6019 /**
6020  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6021  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6022  *
6023  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6024  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6025  * (ie cpu_capacity).
6026  *
6027  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6028  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6029  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6030  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6031  * (arch_scale_freq_capacity()).
6032  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6033  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6034  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6035  *
6036  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6037  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6038  * currently RUNNABLE on that CPU.
6039  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6040  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6041  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6042  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6043  *
6044  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6045  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6046  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6047  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6048  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6049  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6050  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6051  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6052  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6053  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6054  *
6055  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6056  */
6057 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6058 {
6059         struct cfs_rq *cfs_rq;
6060         unsigned int util;
6061
6062         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6063         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6064
6065         if (sched_feat(UTIL_EST))
6066                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6067
6068         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6069 }
6070
6071 /*
6072  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6073  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6074  * @p: the task which utilization should be discounted
6075  *
6076  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6077  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6078  * execution on that CPU.
6079  *
6080  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6081  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6082  * contributing to the CPU utilization.
6083  */
6084 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6085 {
6086         struct cfs_rq *cfs_rq;
6087         unsigned int util;
6088
6089         /* Task has no contribution or is new */
6090         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6091                 return cpu_util(cpu);
6092
6093         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6094         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6095
6096         /* Discount task's util from CPU's util */
6097         lsub_positive(&util, task_util(p));
6098
6099         /*
6100          * Covered cases:
6101          *
6102          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6103          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6104          *    and thus we return:
6105          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6106          *
6107          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6108          *    IDLE, then:
6109          *      cpu_util >= task_util
6110          *      cpu_util > util_est (== 0)
6111          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6112          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6113          *
6114          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6115          *      util_est > cpu_util
6116          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6117          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6118          *    considering the expected utilization of tasks already
6119          *    runnable on that CPU.
6120          *
6121          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6122          * covered by the following code when estimated utilization is
6123          * enabled.
6124          */
6125         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6126                 unsigned int estimated =
6127                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6128
6129                 /*
6130                  * Despite the following checks we still have a small window
6131                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6132                  * races with LB's detach_task():
6133                  *
6134                  *   detach_task()
6135                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6136                  *     ---------------------------------- A
6137                  *     deactivate_task()                   \
6138                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6139                  *         util_est_dequeue()              /
6140                  *     ---------------------------------- B
6141                  *
6142                  * The additional check on "current == p" it's required to
6143                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6144                  * reducing the chances for the above race.
6145                  */
6146                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6147                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6148
6149                 util = max(util, estimated);
6150         }
6151
6152         /*
6153          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6154          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6155          * the cpu_util call.
6156          */
6157         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6158 }
6159
6160 /*
6161  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6162  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6163  *
6164  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6165  * BALANCE_WAKE sort things out.
6166  */
6167 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6168 {
6169         long min_cap, max_cap;
6170
6171         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6172                 return 0;
6173
6174         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6175         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6176
6177         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6178         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6179                 return 0;
6180
6181         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6182         sync_entity_load_avg(&p->se);
6183
6184         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6185 }
6186
6187 /*
6188  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6189  * to @dst_cpu.
6190  */
6191 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6192 {
6193         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6194         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6195
6196         /*
6197          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6198          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6199          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6200          * util_avg should already be correct.
6201          */
6202         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6203                 sub_positive(&util, task_util(p));
6204         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6205                 util += task_util(p);
6206
6207         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6208                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6209
6210                 /*
6211                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6212                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6213                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6214                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6215                  */
6216                 if (dst_cpu == cpu)
6217                         util_est += _task_util_est(p);
6218
6219                 util = max(util, util_est);
6220         }
6221
6222         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6223 }
6224
6225 /*
6226  * compute_energy(): Estimates the energy that would be consumed if @p was
6227  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6228  * landscape of the * CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6229  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6230  * task.
6231  */
6232 static long
6233 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6234 {
6235         unsigned int max_util, util_cfs, cpu_util, cpu_cap;
6236         unsigned long sum_util, energy = 0;
6237         struct task_struct *tsk;
6238         int cpu;
6239
6240         for (; pd; pd = pd->next) {
6241                 struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6242
6243                 /*
6244                  * The energy model mandates all the CPUs of a performance
6245                  * domain have the same capacity.
6246                  */
6247                 cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6248                 max_util = sum_util = 0;
6249
6250                 /*
6251                  * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by
6252                  * CPUs of another rd if they belong to the same performance
6253                  * domain. So, account for the utilization of these CPUs too
6254                  * by masking pd with cpu_online_mask instead of the rd span.
6255                  *
6256                  * If an entire performance domain is outside of the current rd,
6257                  * it will not appear in its pd list and will not be accounted
6258                  * by compute_energy().
6259                  */
6260                 for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6261                         util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6262
6263                         /*
6264                          * Busy time computation: utilization clamping is not
6265                          * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6266                          * is already enough to scale the EM reported power
6267                          * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6268                          */
6269                         sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6270                                                        ENERGY_UTIL, NULL);
6271
6272                         /*
6273                          * Performance domain frequency: utilization clamping
6274                          * must be considered since it affects the selection
6275                          * of the performance domain frequency.
6276                          * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6277                          * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6278                          */
6279                         tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6280                         cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6281                                                       FREQUENCY_UTIL, tsk);
6282                         max_util = max(max_util, cpu_util);
6283                 }
6284
6285                 energy += em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6286         }
6287
6288         return energy;
6289 }
6290
6291 /*
6292  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6293  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6294  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6295  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6296  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6297  *
6298  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6299  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6300  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6301  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6302  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6303  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6304  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6305  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6306  * the best candidates of the performance domain.
6307  *
6308  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6309  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6310  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6311  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6312  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6313  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6314  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6315  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6316  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6317  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6318  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6319  *
6320  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6321  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6322  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6323  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6324  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6325  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6326  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6327  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6328  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6329  */
6330
6331 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6332 {
6333         unsigned long prev_energy = ULONG_MAX, best_energy = ULONG_MAX;
6334         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6335         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6336         struct perf_domain *head, *pd;
6337         unsigned long cpu_cap, util;
6338         struct sched_domain *sd;
6339
6340         rcu_read_lock();
6341         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6342         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6343                 goto fail;
6344         head = pd;
6345
6346         /*
6347          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6348          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6349          */
6350         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6351         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6352                 sd = sd->parent;
6353         if (!sd)
6354                 goto fail;
6355
6356         sync_entity_load_avg(&p->se);
6357         if (!task_util_est(p))
6358                 goto unlock;
6359
6360         for (; pd; pd = pd->next) {
6361                 unsigned long cur_energy, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6362                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6363
6364                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6365                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6366                                 continue;
6367
6368                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6369                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6370                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6371                         if (cpu_cap * 1024 < util * capacity_margin)
6372                                 continue;
6373
6374                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6375                         if (cpu == prev_cpu) {
6376                                 prev_energy = compute_energy(p, prev_cpu, head);
6377                                 best_energy = min(best_energy, prev_energy);
6378                                 continue;
6379                         }
6380
6381                         /*
6382                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6383                          * the performance domain
6384                          */
6385                         spare_cap = cpu_cap - util;
6386                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6387                                 max_spare_cap = spare_cap;
6388                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6389                         }
6390                 }
6391
6392                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6393                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6394                         cur_energy = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, head);
6395                         if (cur_energy < best_energy) {
6396                                 best_energy = cur_energy;
6397                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6398                         }
6399                 }
6400         }
6401 unlock:
6402         rcu_read_unlock();
6403
6404         /*
6405          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6406          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6407          */
6408         if (prev_energy == ULONG_MAX)
6409                 return best_energy_cpu;
6410
6411         if ((prev_energy - best_energy) > (prev_energy >> 4))
6412                 return best_energy_cpu;
6413
6414         return prev_cpu;
6415
6416 fail:
6417         rcu_read_unlock();
6418
6419         return -1;
6420 }
6421
6422 /*
6423  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6424  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6425  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6426  *
6427  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6428  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6429  *
6430  * Returns the target CPU number.
6431  *
6432  * preempt must be disabled.
6433  */
6434 static int
6435 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6436 {
6437         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6438         int cpu = smp_processor_id();
6439         int new_cpu = prev_cpu;
6440         int want_affine = 0;
6441         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6442
6443         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6444                 record_wakee(p);
6445
6446                 if (sched_energy_enabled()) {
6447                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6448                         if (new_cpu >= 0)
6449                                 return new_cpu;
6450                         new_cpu = prev_cpu;
6451                 }
6452
6453                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6454                               cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6455         }
6456
6457         rcu_read_lock();
6458         for_each_domain(cpu, tmp) {
6459                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6460                         break;
6461
6462                 /*
6463                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6464                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6465                  */
6466                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6467                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6468                         if (cpu != prev_cpu)
6469                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6470
6471                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6472                         break;
6473                 }
6474
6475                 if (tmp->flags & sd_flag)
6476                         sd = tmp;
6477                 else if (!want_affine)
6478                         break;
6479         }
6480
6481         if (unlikely(sd)) {
6482                 /* Slow path */
6483                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6484         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6485                 /* Fast path */
6486
6487                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6488
6489                 if (want_affine)
6490                         current->recent_used_cpu = cpu;
6491         }
6492         rcu_read_unlock();
6493
6494         return new_cpu;
6495 }
6496
6497 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6498
6499 /*
6500  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6501  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6502  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6503  */
6504 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6505 {
6506         /*
6507          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6508          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6509          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6510          * the task on the new runqueue.
6511          */
6512         if (p->state == TASK_WAKING) {
6513                 struct sched_entity *se = &p->se;
6514                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6515                 u64 min_vruntime;
6516
6517 #ifndef CONFIG_64BIT
6518                 u64 min_vruntime_copy;
6519
6520                 do {
6521                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6522                         smp_rmb();
6523                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6524                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6525 #else
6526                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6527 #endif
6528
6529                 se->vruntime -= min_vruntime;
6530         }
6531
6532         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6533                 /*
6534                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6535                  * rq->lock and can modify state directly.
6536                  */
6537                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6538                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6539
6540         } else {
6541                 /*
6542                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6543                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6544                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6545                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6546                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6547                  * sounds not bad.
6548                  */
6549                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6550         }
6551
6552         /* Tell new CPU we are migrated */
6553         p->se.avg.last_update_time = 0;
6554
6555         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6556         p->se.exec_start = 0;
6557
6558         update_scan_period(p, new_cpu);
6559 }
6560
6561 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6562 {
6563         remove_entity_load_avg(&p->se);
6564 }
6565 #endif /* CONFIG_SMP */
6566
6567 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6568 {
6569         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6570
6571         /*
6572          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6573          * to virtual-time in his units.
6574          *
6575          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6576          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6577          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6578          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6579          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6580          *
6581          * This is especially important for buddies when the leftmost
6582          * task is higher priority than the buddy.
6583          */
6584         return calc_delta_fair(gran, se);
6585 }
6586
6587 /*
6588  * Should 'se' preempt 'curr'.
6589  *
6590  *             |s1
6591  *        |s2
6592  *   |s3
6593  *         g
6594  *      |<--->|c
6595  *
6596  *  w(c, s1) = -1
6597  *  w(c, s2) =  0
6598  *  w(c, s3) =  1
6599  *
6600  */
6601 static int
6602 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6603 {
6604         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6605
6606         if (vdiff <= 0)
6607                 return -1;
6608
6609         gran = wakeup_gran(se);
6610         if (vdiff > gran)
6611                 return 1;
6612
6613         return 0;
6614 }
6615
6616 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6617 {
6618         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6619                 return;
6620
6621         for_each_sched_entity(se) {
6622                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6623                         return;
6624                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6625         }
6626 }
6627
6628 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6629 {
6630         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6631                 return;
6632
6633         for_each_sched_entity(se) {
6634                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6635                         return;
6636                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6637         }
6638 }
6639
6640 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6641 {
6642         for_each_sched_entity(se)
6643                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6644 }
6645
6646 /*
6647  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6648  */
6649 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6650 {
6651         struct task_struct *curr = rq->curr;
6652         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6653         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6654         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6655         int next_buddy_marked = 0;
6656
6657         if (unlikely(se == pse))
6658                 return;
6659
6660         /*
6661          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6662          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6663          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6664          * next-buddy nomination below.
6665          */
6666         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6667                 return;
6668
6669         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6670                 set_next_buddy(pse);
6671                 next_buddy_marked = 1;
6672         }
6673
6674         /*
6675          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6676          * wake up path.
6677          *
6678          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6679          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6680          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6681          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6682          * below.
6683          */
6684         if (test_tsk_need_resched(curr))
6685                 return;
6686
6687         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6688         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6689             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6690                 goto preempt;
6691
6692         /*
6693          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6694          * is driven by the tick):
6695          */
6696         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6697                 return;
6698
6699         find_matching_se(&se, &pse);
6700         update_curr(cfs_rq_of(se));
6701         BUG_ON(!pse);
6702         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6703                 /*
6704                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6705                  * triggering this preemption.
6706                  */
6707                 if (!next_buddy_marked)
6708                         set_next_buddy(pse);
6709                 goto preempt;
6710         }
6711
6712         return;
6713
6714 preempt:
6715         resched_curr(rq);
6716         /*
6717          * Only set the backward buddy when the current task is still
6718          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6719          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6720          * point, either of which can * drop the rq lock.
6721          *
6722          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6723          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6724          */
6725         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6726                 return;
6727
6728         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6729                 set_last_buddy(se);
6730 }
6731
6732 static struct task_struct *
6733 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6734 {
6735         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6736         struct sched_entity *se;
6737         struct task_struct *p;
6738         int new_tasks;
6739
6740 again:
6741         if (!cfs_rq->nr_running)
6742                 goto idle;
6743
6744 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6745         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6746                 goto simple;
6747
6748         /*
6749          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6750          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6751          *
6752          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6753          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6754          */
6755
6756         do {
6757                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6758
6759                 /*
6760                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6761                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6762                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6763                  * forget we've ever seen it.
6764                  */
6765                 if (curr) {
6766                         if (curr->on_rq)
6767                                 update_curr(cfs_rq);
6768                         else
6769                                 curr = NULL;
6770
6771                         /*
6772                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6773                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6774                          * Therefore the nr_running test will indeed
6775                          * be correct.
6776                          */
6777                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6778                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6779
6780                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6781                                         goto idle;
6782
6783                                 goto simple;
6784                         }
6785                 }
6786
6787                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6788                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6789         } while (cfs_rq);
6790
6791         p = task_of(se);
6792
6793         /*
6794          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6795          * is a different task than we started out with, try and touch the
6796          * least amount of cfs_rqs.
6797          */
6798         if (prev != p) {
6799                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6800
6801                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6802                         int se_depth = se->depth;
6803                         int pse_depth = pse->depth;
6804
6805                         if (se_depth <= pse_depth) {
6806                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6807                                 pse = parent_entity(pse);
6808                         }
6809                         if (se_depth >= pse_depth) {
6810                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6811                                 se = parent_entity(se);
6812                         }
6813                 }
6814
6815                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6816                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6817         }
6818
6819         goto done;
6820 simple:
6821 #endif
6822
6823         put_prev_task(rq, prev);
6824
6825         do {
6826                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6827                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6828                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6829         } while (cfs_rq);
6830
6831         p = task_of(se);
6832
6833 done: __maybe_unused;
6834 #ifdef CONFIG_SMP
6835         /*
6836          * Move the next running task to the front of
6837          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6838          * one.
6839          */
6840         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6841 #endif
6842
6843         if (hrtick_enabled(rq))
6844                 hrtick_start_fair(rq, p);
6845
6846         update_misfit_status(p, rq);
6847
6848         return p;
6849
6850 idle:
6851         update_misfit_status(NULL, rq);
6852         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6853
6854         /*
6855          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6856          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6857          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6858          */
6859         if (new_tasks < 0)
6860                 return RETRY_TASK;
6861
6862         if (new_tasks > 0)
6863                 goto again;
6864
6865         /*
6866          * rq is about to be idle, check if we need to update the
6867          * lost_idle_time of clock_pelt
6868          */
6869         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
6870
6871         return NULL;
6872 }
6873
6874 /*
6875  * Account for a descheduled task:
6876  */
6877 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6878 {
6879         struct sched_entity *se = &prev->se;
6880         struct cfs_rq *cfs_rq;
6881
6882         for_each_sched_entity(se) {
6883                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6884                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6885         }
6886 }
6887
6888 /*
6889  * sched_yield() is very simple
6890  *
6891  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6892  */
6893 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6894 {
6895         struct task_struct *curr = rq->curr;
6896         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6897         struct sched_entity *se = &curr->se;
6898
6899         /*
6900          * Are we the only task in the tree?
6901          */
6902         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6903                 return;
6904
6905         clear_buddies(cfs_rq, se);
6906
6907         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6908                 update_rq_clock(rq);
6909                 /*
6910                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6911                  */
6912                 update_curr(cfs_rq);
6913                 /*
6914                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6915                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6916                  * and double the fastpath cost.
6917                  */
6918                 rq_clock_skip_update(rq);
6919         }
6920
6921         set_skip_buddy(se);
6922 }
6923
6924 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6925 {
6926         struct sched_entity *se = &p->se;
6927
6928         /* throttled hierarchies are not runnable */
6929         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6930                 return false;
6931
6932         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6933         set_next_buddy(se);
6934
6935         yield_task_fair(rq);
6936
6937         return true;
6938 }
6939
6940 #ifdef CONFIG_SMP
6941 /**************************************************
6942  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6943  *
6944  * BASICS
6945  *
6946  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6947  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6948  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6949  *
6950  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6951  *
6952  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6953  * W_i,0 is defined as:
6954  *
6955  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6956  *
6957  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6958  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6959  *
6960  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6961  * weight:
6962  *
6963  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6964  *
6965  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6966  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6967  * can also include other factors [XXX].
6968  *
6969  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6970  * directly from (1):
6971  *
6972  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6973  *
6974  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6975  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6976  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6977  *
6978  * [XXX expand on:
6979  *     - infeasible weights;
6980  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6981  *
6982  *
6983  * SCHED DOMAINS
6984  *
6985  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6986  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6987  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6988  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6989  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6990  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6991  * the groups.
6992  *
6993  * This yields:
6994  *
6995  *     log_2 n     1     n
6996  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6997  *     i = 0      2^i   2^i
6998  *                               `- size of each group
6999  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7000  *         |         `- freq
7001  *         `- sum over all levels
7002  *
7003  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7004  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7005  *
7006  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7007  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7008  *
7009  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7010  *
7011  *             log_2 n
7012  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7013  *             k = 0
7014  *
7015  * And you'll find that:
7016  *
7017  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7018  *
7019  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7020  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7021  * of:
7022  *
7023  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7024  *
7025  *
7026  * WORK CONSERVING
7027  *
7028  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7029  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7030  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7031  *
7032  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7033  * time.
7034  *
7035  * [XXX more?]
7036  *
7037  *
7038  * CGROUPS
7039  *
7040  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7041  *
7042  *                                s_k,i
7043  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7044  *                                 S_k
7045  *
7046  * Where
7047  *
7048  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7049  *
7050  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7051  *
7052  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7053  * property.
7054  *
7055  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7056  *      rewrite all of this once again.]
7057  */
7058
7059 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7060
7061 enum fbq_type { regular, remote, all };
7062
7063 enum group_type {
7064         group_other = 0,
7065         group_misfit_task,
7066         group_imbalanced,
7067         group_overloaded,
7068 };
7069
7070 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7071 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7072 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7073 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7074 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7075 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7076
7077 struct lb_env {
7078         struct sched_domain     *sd;
7079
7080         struct rq               *src_rq;
7081         int                     src_cpu;
7082
7083         int                     dst_cpu;
7084         struct rq               *dst_rq;
7085
7086         struct cpumask          *dst_grpmask;
7087         int                     new_dst_cpu;
7088         enum cpu_idle_type      idle;
7089         long                    imbalance;
7090         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7091         struct cpumask          *cpus;
7092
7093         unsigned int            flags;
7094
7095         unsigned int            loop;
7096         unsigned int            loop_break;
7097         unsigned int            loop_max;
7098
7099         enum fbq_type           fbq_type;
7100         enum group_type         src_grp_type;
7101         struct list_head        tasks;
7102 };
7103
7104 /*
7105  * Is this task likely cache-hot:
7106  */
7107 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7108 {
7109         s64 delta;
7110
7111         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7112
7113         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7114                 return 0;
7115
7116         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7117                 return 0;
7118
7119         /*
7120          * Buddy candidates are cache hot:
7121          */
7122         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7123                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7124                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7125                 return 1;
7126
7127         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7128                 return 1;
7129         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7130                 return 0;
7131
7132         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7133
7134         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7135 }
7136
7137 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7138 /*
7139  * Returns 1, if task migration degrades locality
7140  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7141  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7142  */
7143 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7144 {
7145         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7146         unsigned long src_weight, dst_weight;
7147         int src_nid, dst_nid, dist;
7148
7149         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7150                 return -1;
7151
7152         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7153                 return -1;
7154
7155         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7156         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7157
7158         if (src_nid == dst_nid)
7159                 return -1;
7160
7161         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7162         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7163                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7164                         return 1;
7165                 else
7166                         return -1;
7167         }
7168
7169         /* Encourage migration to the preferred node. */
7170         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7171                 return 0;
7172
7173         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7174         if (env->idle == CPU_IDLE)
7175                 return -1;
7176
7177         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7178         if (numa_group) {
7179                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7180                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7181         } else {
7182                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7183                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7184         }
7185
7186         return dst_weight < src_weight;
7187 }
7188
7189 #else
7190 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7191                                              struct lb_env *env)
7192 {
7193         return -1;
7194 }
7195 #endif
7196
7197 /*
7198  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7199  */
7200 static
7201 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7202 {
7203         int tsk_cache_hot;
7204
7205         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7206
7207         /*
7208          * We do not migrate tasks that are:
7209          * 1) throttled_lb_pair, or
7210          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7211          * 3) running (obviously), or
7212          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7213          */
7214         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7215                 return 0;
7216
7217         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7218                 int cpu;
7219
7220                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7221
7222                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7223
7224                 /*
7225                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7226                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7227                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7228                  *
7229                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7230                  * already computed one in current iteration.
7231                  */
7232                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7233                         return 0;
7234
7235                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7236                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7237                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7238                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7239                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7240                                 break;
7241                         }
7242                 }
7243
7244                 return 0;
7245         }
7246
7247         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7248         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7249
7250         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7251                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7252                 return 0;
7253         }
7254
7255         /*
7256          * Aggressive migration if:
7257          * 1) destination numa is preferred
7258          * 2) task is cache cold, or
7259          * 3) too many balance attempts have failed.
7260          */
7261         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7262         if (tsk_cache_hot == -1)
7263                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7264
7265         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7266             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7267                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7268                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7269                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7270                 }
7271                 return 1;
7272         }
7273
7274         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7275         return 0;
7276 }
7277
7278 /*
7279  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7280  */
7281 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7282 {
7283         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7284
7285         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7286         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7287 }
7288
7289 /*
7290  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7291  * part of active balancing operations within "domain".
7292  *
7293  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7294  */
7295 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7296 {
7297         struct task_struct *p;
7298
7299         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7300
7301         list_for_each_entry_reverse(p,
7302                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7303                 if (!can_migrate_task(p, env))
7304                         continue;
7305
7306                 detach_task(p, env);
7307
7308                 /*
7309                  * Right now, this is only the second place where
7310                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7311                  * so we can safely collect stats here rather than
7312                  * inside detach_tasks().
7313                  */
7314                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7315                 return p;
7316         }
7317         return NULL;
7318 }
7319
7320 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7321
7322 /*
7323  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance runnable load from
7324  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7325  *
7326  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7327  */
7328 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7329 {
7330         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7331         struct task_struct *p;
7332         unsigned long load;
7333         int detached = 0;
7334
7335         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7336
7337         if (env->imbalance <= 0)
7338                 return 0;
7339
7340         while (!list_empty(tasks)) {
7341                 /*
7342                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7343                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7344                  */
7345                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7346                         break;
7347
7348                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7349
7350                 env->loop++;
7351                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7352                 if (env->loop > env->loop_max)
7353                         break;
7354
7355                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7356                 if (env->loop > env->loop_break) {
7357                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7358                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7359                         break;
7360                 }
7361
7362                 if (!can_migrate_task(p, env))
7363                         goto next;
7364
7365                 load = task_h_load(p);
7366
7367                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7368                         goto next;
7369
7370                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7371                         goto next;
7372
7373                 detach_task(p, env);
7374                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7375
7376                 detached++;
7377                 env->imbalance -= load;
7378
7379 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7380                 /*
7381                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7382                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7383                  * the critical section.
7384                  */
7385                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7386                         break;
7387 #endif
7388
7389                 /*
7390                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7391                  * runnable load.
7392                  */
7393                 if (env->imbalance <= 0)
7394                         break;
7395
7396                 continue;
7397 next:
7398                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7399         }
7400
7401         /*
7402          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7403          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7404          * than inside detach_one_task().
7405          */
7406         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7407
7408         return detached;
7409 }
7410
7411 /*
7412  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7413  */
7414 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7415 {
7416         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7417
7418         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7419         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7420         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7421 }
7422
7423 /*
7424  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7425  * its new rq.
7426  */
7427 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7428 {
7429         struct rq_flags rf;
7430
7431         rq_lock(rq, &rf);
7432         update_rq_clock(rq);
7433         attach_task(rq, p);
7434         rq_unlock(rq, &rf);
7435 }
7436
7437 /*
7438  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7439  * new rq.
7440  */
7441 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7442 {
7443         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7444         struct task_struct *p;
7445         struct rq_flags rf;
7446
7447         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7448         update_rq_clock(env->dst_rq);
7449
7450         while (!list_empty(tasks)) {
7451                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7452                 list_del_init(&p->se.group_node);
7453
7454                 attach_task(env->dst_rq, p);
7455         }
7456
7457         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7458 }
7459
7460 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7461 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7462 {
7463         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7464                 return true;
7465
7466         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7467                 return true;
7468
7469         return false;
7470 }
7471
7472 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7473 {
7474         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7475                 return true;
7476
7477         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7478                 return true;
7479
7480 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7481         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7482                 return true;
7483 #endif
7484
7485         return false;
7486 }
7487
7488 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7489 {
7490         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7491
7492         if (!has_blocked)
7493                 rq->has_blocked_load = 0;
7494 }
7495 #else
7496 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7497 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7498 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7499 #endif
7500
7501 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7502
7503 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7504 {
7505         if (cfs_rq->load.weight)
7506                 return false;
7507
7508         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7509                 return false;
7510
7511         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7512                 return false;
7513
7514         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7515                 return false;
7516
7517         return true;
7518 }
7519
7520 static void update_blocked_averages(int cpu)
7521 {
7522         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7523         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7524         const struct sched_class *curr_class;
7525         struct rq_flags rf;
7526         bool done = true;
7527
7528         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7529         update_rq_clock(rq);
7530
7531         /*
7532          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7533          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7534          */
7535         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7536                 struct sched_entity *se;
7537
7538                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq))
7539                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7540
7541                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7542                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7543                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7544                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7545
7546                 /*
7547                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7548                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7549                  */
7550                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7551                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7552
7553                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7554                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7555                         done = false;
7556         }
7557
7558         curr_class = rq->curr->sched_class;
7559         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7560         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7561         update_irq_load_avg(rq, 0);
7562         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7563         if (others_have_blocked(rq))
7564                 done = false;
7565
7566         update_blocked_load_status(rq, !done);
7567         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7568 }
7569
7570 /*
7571  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7572  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7573  * group is a fraction of its parents load.
7574  */
7575 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7576 {
7577         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7578         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7579         unsigned long now = jiffies;
7580         unsigned long load;
7581
7582         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7583                 return;
7584
7585         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7586         for_each_sched_entity(se) {
7587                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7588                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7589                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7590                         break;
7591         }
7592
7593         if (!se) {
7594                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7595                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7596         }
7597
7598         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7599                 load = cfs_rq->h_load;
7600                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7601                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7602                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7603                 cfs_rq->h_load = load;
7604                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7605         }
7606 }
7607
7608 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7609 {
7610         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7611
7612         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7613         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7614                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7615 }
7616 #else
7617 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7618 {
7619         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7620         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7621         const struct sched_class *curr_class;
7622         struct rq_flags rf;
7623
7624         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7625         update_rq_clock(rq);
7626         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7627
7628         curr_class = rq->curr->sched_class;
7629         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7630         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7631         update_irq_load_avg(rq, 0);
7632         update_blocked_load_status(rq, cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) || others_have_blocked(rq));
7633         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7634 }
7635
7636 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7637 {
7638         return p->se.avg.load_avg;
7639 }
7640 #endif
7641
7642 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7643
7644 /*
7645  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7646  */
7647 struct sg_lb_stats {
7648         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7649         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7650         unsigned long load_per_task;
7651         unsigned long group_capacity;
7652         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7653         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7654         unsigned int idle_cpus;
7655         unsigned int group_weight;
7656         enum group_type group_type;
7657         int group_no_capacity;
7658         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7659 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7660         unsigned int nr_numa_running;
7661         unsigned int nr_preferred_running;
7662 #endif
7663 };
7664
7665 /*
7666  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7667  *               during load balancing.
7668  */
7669 struct sd_lb_stats {
7670         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7671         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7672         unsigned long total_running;
7673         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7674         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7675         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7676
7677         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7678         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7679 };
7680
7681 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7682 {
7683         /*
7684          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7685          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7686          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7687          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7688          */
7689         *sds = (struct sd_lb_stats){
7690                 .busiest = NULL,
7691                 .local = NULL,
7692                 .total_running = 0UL,
7693                 .total_load = 0UL,
7694                 .total_capacity = 0UL,
7695                 .busiest_stat = {
7696                         .avg_load = 0UL,
7697                         .sum_nr_running = 0,
7698                         .group_type = group_other,
7699                 },
7700         };
7701 }
7702
7703 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7704 {
7705         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7706         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7707         unsigned long used, free;
7708         unsigned long irq;
7709
7710         irq = cpu_util_irq(rq);
7711
7712         if (unlikely(irq >= max))
7713                 return 1;
7714
7715         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7716         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7717
7718         if (unlikely(used >= max))
7719                 return 1;
7720
7721         free = max - used;
7722
7723         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7724 }
7725
7726 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7727 {
7728         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7729         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7730
7731         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7732
7733         if (!capacity)
7734                 capacity = 1;
7735
7736         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7737         sdg->sgc->capacity = capacity;
7738         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7739         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7740 }
7741
7742 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7743 {
7744         struct sched_domain *child = sd->child;
7745         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7746         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7747         unsigned long interval;
7748
7749         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7750         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7751         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7752
7753         if (!child) {
7754                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7755                 return;
7756         }
7757
7758         capacity = 0;
7759         min_capacity = ULONG_MAX;
7760         max_capacity = 0;
7761
7762         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7763                 /*
7764                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7765                  * span the current group.
7766                  */
7767
7768                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7769                         struct sched_group_capacity *sgc;
7770                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7771
7772                         /*
7773                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7774                          * gets here before we've attached the domains to the
7775                          * runqueues.
7776                          *
7777                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7778                          * in update_cpu_capacity().
7779                          *
7780                          * This avoids capacity from being 0 and
7781                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7782                          */
7783                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7784                                 capacity += capacity_of(cpu);
7785                         } else {
7786                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7787                                 capacity += sgc->capacity;
7788                         }
7789
7790                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7791                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7792                 }
7793         } else  {
7794                 /*
7795                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7796                  * span the current group.
7797                  */
7798
7799                 group = child->groups;
7800                 do {
7801                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7802
7803                         capacity += sgc->capacity;
7804                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7805                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7806                         group = group->next;
7807                 } while (group != child->groups);
7808         }
7809
7810         sdg->sgc->capacity = capacity;
7811         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7812         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7813 }
7814
7815 /*
7816  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7817  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7818  * Return true is the capacity is reduced
7819  */
7820 static inline int
7821 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7822 {
7823         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7824                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7825 }
7826
7827 /*
7828  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
7829  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
7830  * the task's current CPU is heavily pressured.
7831  */
7832 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7833 {
7834         return rq->misfit_task_load &&
7835                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
7836                  check_cpu_capacity(rq, sd));
7837 }
7838
7839 /*
7840  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7841  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
7842  *
7843  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7844  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7845  * Something like:
7846  *
7847  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7848  *              *     * * *
7849  *
7850  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7851  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7852  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7853  *
7854  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7855  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7856  * moving tasks due to affinity constraints.
7857  *
7858  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7859  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7860  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7861  * to create an effective group imbalance.
7862  *
7863  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7864  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7865  * subtle and fragile situation.
7866  */
7867
7868 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7869 {
7870         return group->sgc->imbalance;
7871 }
7872
7873 /*
7874  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7875  * be used by some tasks.
7876  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7877  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7878  * available capacity for CFS tasks.
7879  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7880  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7881  * capacity in meaningful for the load balancer.
7882  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7883  * any benefit for the load balance.
7884  */
7885 static inline bool
7886 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7887 {
7888         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7889                 return true;
7890
7891         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7892                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7893                 return true;
7894
7895         return false;
7896 }
7897
7898 /*
7899  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7900  *  handle.
7901  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7902  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7903  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7904  *  false.
7905  */
7906 static inline bool
7907 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7908 {
7909         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7910                 return false;
7911
7912         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7913                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7914                 return true;
7915
7916         return false;
7917 }
7918
7919 /*
7920  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7921  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7922  */
7923 static inline bool
7924 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7925 {
7926         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7927                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7928 }
7929
7930 /*
7931  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7932  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
7933  */
7934 static inline bool
7935 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7936 {
7937         return sg->sgc->max_capacity * capacity_margin <
7938                                                 ref->sgc->max_capacity * 1024;
7939 }
7940
7941 static inline enum
7942 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7943                           struct sg_lb_stats *sgs)
7944 {
7945         if (sgs->group_no_capacity)
7946                 return group_overloaded;
7947
7948         if (sg_imbalanced(group))
7949                 return group_imbalanced;
7950
7951         if (sgs->group_misfit_task_load)
7952                 return group_misfit_task;
7953
7954         return group_other;
7955 }
7956
7957 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7958 {
7959 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7960         unsigned int cpu = rq->cpu;
7961
7962         if (!rq->has_blocked_load)
7963                 return false;
7964
7965         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7966                 return false;
7967
7968         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7969                 return true;
7970
7971         update_blocked_averages(cpu);
7972
7973         return rq->has_blocked_load;
7974 #else
7975         return false;
7976 #endif
7977 }
7978
7979 /**
7980  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7981  * @env: The load balancing environment.
7982  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7983  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7984  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
7985  */
7986 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7987                                       struct sched_group *group,
7988                                       struct sg_lb_stats *sgs,
7989                                       int *sg_status)
7990 {
7991         int i, nr_running;
7992
7993         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7994
7995         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7996                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7997
7998                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7999                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8000
8001                 sgs->group_load += cpu_runnable_load(rq);
8002                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8003                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8004
8005                 nr_running = rq->nr_running;
8006                 if (nr_running > 1)
8007                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8008
8009                 if (cpu_overutilized(i))
8010                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8011
8012 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8013                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8014                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8015 #endif
8016                 /*
8017                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8018                  */
8019                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8020                         sgs->idle_cpus++;
8021
8022                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8023                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8024                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8025                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8026                 }
8027         }
8028
8029         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8030         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8031         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8032
8033         if (sgs->sum_nr_running)
8034                 sgs->load_per_task = sgs->group_load / sgs->sum_nr_running;
8035
8036         sgs->group_weight = group->group_weight;
8037
8038         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8039         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8040 }
8041
8042 /**
8043  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8044  * @env: The load balancing environment.
8045  * @sds: sched_domain statistics
8046  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8047  * @sgs: sched_group statistics
8048  *
8049  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8050  * busiest group.
8051  *
8052  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8053  * busiest group. %false otherwise.
8054  */
8055 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8056                                    struct sd_lb_stats *sds,
8057                                    struct sched_group *sg,
8058                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8059 {
8060         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8061
8062         /*
8063          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8064          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8065          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8066          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8067          */
8068         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8069             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8070              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
8071                 return false;
8072
8073         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8074                 return true;
8075
8076         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8077                 return false;
8078
8079         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8080                 return false;
8081
8082         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8083                 goto asym_packing;
8084
8085         /*
8086          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8087          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8088          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8089          * power/energy consequences are not considered.
8090          */
8091         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8092             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8093                 return false;
8094
8095         /*
8096          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8097          */
8098         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8099             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8100                 return false;
8101
8102 asym_packing:
8103         /* This is the busiest node in its class. */
8104         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8105                 return true;
8106
8107         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8108         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8109                 return true;
8110         /*
8111          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8112          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8113          * of lower priority than ourself as busy.
8114          */
8115         if (sgs->sum_nr_running &&
8116             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8117                 if (!sds->busiest)
8118                         return true;
8119
8120                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8121                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8122                                       sg->asym_prefer_cpu))
8123                         return true;
8124         }
8125
8126         return false;
8127 }
8128
8129 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8130 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8131 {
8132         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8133                 return regular;
8134         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8135                 return remote;
8136         return all;
8137 }
8138
8139 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8140 {
8141         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8142                 return regular;
8143         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8144                 return remote;
8145         return all;
8146 }
8147 #else
8148 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8149 {
8150         return all;
8151 }
8152
8153 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8154 {
8155         return regular;
8156 }
8157 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8158
8159 /**
8160  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8161  * @env: The load balancing environment.
8162  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8163  */
8164 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8165 {
8166         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8167         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8168         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8169         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8170         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8171         int sg_status = 0;
8172
8173 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8174         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8175                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8176 #endif
8177
8178         do {
8179                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8180                 int local_group;
8181
8182                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8183                 if (local_group) {
8184                         sds->local = sg;
8185                         sgs = local;
8186
8187                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8188                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8189                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8190                 }
8191
8192                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8193
8194                 if (local_group)
8195                         goto next_group;
8196
8197                 /*
8198                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8199                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8200                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8201                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8202                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8203                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8204                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8205                  * the tasks on the system).
8206                  */
8207                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8208                     group_has_capacity(env, local) &&
8209                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8210                         sgs->group_no_capacity = 1;
8211                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8212                 }
8213
8214                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8215                         sds->busiest = sg;
8216                         sds->busiest_stat = *sgs;
8217                 }
8218
8219 next_group:
8220                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8221                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8222                 sds->total_load += sgs->group_load;
8223                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8224
8225                 sg = sg->next;
8226         } while (sg != env->sd->groups);
8227
8228 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8229         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8230             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8231
8232                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8233                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8234         }
8235 #endif
8236
8237         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8238                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8239
8240         if (!env->sd->parent) {
8241                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8242
8243                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8244                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8245
8246                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8247                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8248                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8249         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8250                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8251
8252                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8253                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8254         }
8255 }
8256
8257 /**
8258  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8259  *                      sched domain.
8260  *
8261  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8262  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8263  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8264  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8265  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8266  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8267  *
8268  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8269  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8270  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8271  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8272  * number.
8273  *
8274  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8275  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8276  *
8277  * @env: The load balancing environment.
8278  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8279  */
8280 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8281 {
8282         int busiest_cpu;
8283
8284         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8285                 return 0;
8286
8287         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8288                 return 0;
8289
8290         if (!sds->busiest)
8291                 return 0;
8292
8293         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8294         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8295                 return 0;
8296
8297         env->imbalance = sds->busiest_stat.group_load;
8298
8299         return 1;
8300 }
8301
8302 /**
8303  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8304  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8305  *                      load balancing.
8306  * @env: The load balancing environment.
8307  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8308  */
8309 static inline
8310 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8311 {
8312         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8313         unsigned int imbn = 2;
8314         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8315         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8316
8317         local = &sds->local_stat;
8318         busiest = &sds->busiest_stat;
8319
8320         if (!local->sum_nr_running)
8321                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8322         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8323                 imbn = 1;
8324
8325         scaled_busy_load_per_task =
8326                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8327                 busiest->group_capacity;
8328
8329         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8330             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8331                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8332                 return;
8333         }
8334
8335         /*
8336          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8337          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8338          * moving them.
8339          */
8340
8341         capa_now += busiest->group_capacity *
8342                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8343         capa_now += local->group_capacity *
8344                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8345         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8346
8347         /* Amount of load we'd subtract */
8348         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8349                 capa_move += busiest->group_capacity *
8350                             min(busiest->load_per_task,
8351                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8352         }
8353
8354         /* Amount of load we'd add */
8355         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8356             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8357                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8358                       local->group_capacity;
8359         } else {
8360                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8361                       local->group_capacity;
8362         }
8363         capa_move += local->group_capacity *
8364                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8365         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8366
8367         /* Move if we gain throughput */
8368         if (capa_move > capa_now)
8369                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8370 }
8371
8372 /**
8373  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8374  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8375  * @env: load balance environment
8376  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8377  */
8378 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8379 {
8380         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8381         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8382
8383         local = &sds->local_stat;
8384         busiest = &sds->busiest_stat;
8385
8386         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8387                 /*
8388                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8389                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8390                  */
8391                 busiest->load_per_task =
8392                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8393         }
8394
8395         /*
8396          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8397          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8398          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8399          * skipped when updating the busiest sg:
8400          */
8401         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8402             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8403              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8404                 env->imbalance = 0;
8405                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8406         }
8407
8408         /*
8409          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8410          */
8411         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8412             local->group_type   == group_overloaded) {
8413                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8414                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8415                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8416                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8417                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8418                 } else
8419                         load_above_capacity = ~0UL;
8420         }
8421
8422         /*
8423          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8424          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8425          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8426          * we also don't want to reduce the group load below the group
8427          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8428          */
8429         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8430
8431         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8432         env->imbalance = min(
8433                 max_pull * busiest->group_capacity,
8434                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8435         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8436
8437         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8438         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8439                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8440                                        busiest->group_misfit_task_load);
8441         }
8442
8443         /*
8444          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8445          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8446          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8447          * moved
8448          */
8449         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8450                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8451 }
8452
8453 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8454
8455 /**
8456  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8457  * if there is an imbalance.
8458  *
8459  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
8460  * to restore balance.
8461  *
8462  * @env: The load balancing environment.
8463  *
8464  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8465  */
8466 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8467 {
8468         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8469         struct sd_lb_stats sds;
8470
8471         init_sd_lb_stats(&sds);
8472
8473         /*
8474          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8475          * this level.
8476          */
8477         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8478
8479         if (sched_energy_enabled()) {
8480                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8481
8482                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8483                         goto out_balanced;
8484         }
8485
8486         local = &sds.local_stat;
8487         busiest = &sds.busiest_stat;
8488
8489         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8490         if (check_asym_packing(env, &sds))
8491                 return sds.busiest;
8492
8493         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8494         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8495                 goto out_balanced;
8496
8497         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8498         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8499                                                 / sds.total_capacity;
8500
8501         /*
8502          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8503          * work because they assume all things are equal, which typically
8504          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
8505          */
8506         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8507                 goto force_balance;
8508
8509         /*
8510          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8511          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8512          */
8513         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8514             busiest->group_no_capacity)
8515                 goto force_balance;
8516
8517         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8518         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8519                 goto force_balance;
8520
8521         /*
8522          * If the local group is busier than the selected busiest group
8523          * don't try and pull any tasks.
8524          */
8525         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8526                 goto out_balanced;
8527
8528         /*
8529          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8530          * average load.
8531          */
8532         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8533                 goto out_balanced;
8534
8535         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8536                 /*
8537                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8538                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8539                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8540                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8541                  * might end up to just move the imbalance on another group
8542                  */
8543                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8544                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8545                         goto out_balanced;
8546         } else {
8547                 /*
8548                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8549                  * imbalance_pct to be conservative.
8550                  */
8551                 if (100 * busiest->avg_load <=
8552                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8553                         goto out_balanced;
8554         }
8555
8556 force_balance:
8557         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8558         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8559         calculate_imbalance(env, &sds);
8560         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8561
8562 out_balanced:
8563         env->imbalance = 0;
8564         return NULL;
8565 }
8566
8567 /*
8568  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8569  */
8570 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8571                                      struct sched_group *group)
8572 {
8573         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8574         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8575         int i;
8576
8577         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8578                 unsigned long capacity, load;
8579                 enum fbq_type rt;
8580
8581                 rq = cpu_rq(i);
8582                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8583
8584                 /*
8585                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8586                  *  - regular: there are !numa tasks
8587                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8588                  *  - all:     there is no distinction
8589                  *
8590                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8591                  * ignore those when there's better options.
8592                  *
8593                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8594                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8595                  * queue by moving tasks around inside the node.
8596                  *
8597                  * If we cannot move enough load due to this classification
8598                  * the next pass will adjust the group classification and
8599                  * allow migration of more tasks.
8600                  *
8601                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8602                  */
8603                 if (rt > env->fbq_type)
8604                         continue;
8605
8606                 /*
8607                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8608                  * seek the "biggest" misfit task.
8609                  */
8610                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8611                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8612                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8613                                 busiest = rq;
8614                         }
8615
8616                         continue;
8617                 }
8618
8619                 capacity = capacity_of(i);
8620
8621                 /*
8622                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8623                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8624                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8625                  * average load.
8626                  */
8627                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8628                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8629                     rq->nr_running == 1)
8630                         continue;
8631
8632                 load = cpu_runnable_load(rq);
8633
8634                 /*
8635                  * When comparing with imbalance, use cpu_runnable_load()
8636                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8637                  */
8638
8639                 if (rq->nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
8640                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8641                         continue;
8642
8643                 /*
8644                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8645                  * the cpu_runnable_load() scaled with the CPU capacity, so
8646                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8647                  * potentially running at a lower capacity.
8648                  *
8649                  * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i), crosswise
8650                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8651                  * to: load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;  where j is
8652                  * our previous maximum.
8653                  */
8654                 if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8655                         busiest_load = load;
8656                         busiest_capacity = capacity;
8657                         busiest = rq;
8658                 }
8659         }
8660
8661         return busiest;
8662 }
8663
8664 /*
8665  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8666  * so long as it is large enough.
8667  */
8668 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8669
8670 static inline bool
8671 asym_active_balance(struct lb_env *env)
8672 {
8673         /*
8674          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8675          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8676          * highest priority CPUs.
8677          */
8678         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8679                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
8680 }
8681
8682 static inline bool
8683 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
8684 {
8685         struct sched_domain *sd = env->sd;
8686
8687         if (asym_active_balance(env))
8688                 return 1;
8689
8690         /*
8691          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8692          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8693          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8694          * available on dst_cpu.
8695          */
8696         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8697             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8698                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8699                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8700                         return 1;
8701         }
8702
8703         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8704                 return 1;
8705
8706         return 0;
8707 }
8708
8709 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8710 {
8711         struct sched_domain *sd = env->sd;
8712
8713         if (voluntary_active_balance(env))
8714                 return 1;
8715
8716         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8717 }
8718
8719 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8720
8721 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8722 {
8723         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8724         int cpu, balance_cpu = -1;
8725
8726         /*
8727          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8728          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8729          */
8730         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8731                 return 0;
8732
8733         /*
8734          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8735          * to do the newly idle load balance.
8736          */
8737         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8738                 return 1;
8739
8740         /* Try to find first idle CPU */
8741         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8742                 if (!idle_cpu(cpu))
8743                         continue;
8744
8745                 balance_cpu = cpu;
8746                 break;
8747         }
8748
8749         if (balance_cpu == -1)
8750                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8751
8752         /*
8753          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8754          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8755          */
8756         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8757 }
8758
8759 /*
8760  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8761  * tasks if there is an imbalance.
8762  */
8763 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8764                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8765                         int *continue_balancing)
8766 {
8767         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8768         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8769         struct sched_group *group;
8770         struct rq *busiest;
8771         struct rq_flags rf;
8772         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8773
8774         struct lb_env env = {
8775                 .sd             = sd,
8776                 .dst_cpu        = this_cpu,
8777                 .dst_rq         = this_rq,
8778                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8779                 .idle           = idle,
8780                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8781                 .cpus           = cpus,
8782                 .fbq_type       = all,
8783                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8784         };
8785
8786         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8787
8788         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8789
8790 redo:
8791         if (!should_we_balance(&env)) {
8792                 *continue_balancing = 0;
8793                 goto out_balanced;
8794         }
8795
8796         group = find_busiest_group(&env);
8797         if (!group) {
8798                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8799                 goto out_balanced;
8800         }
8801
8802         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8803         if (!busiest) {
8804                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8805                 goto out_balanced;
8806         }
8807
8808         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8809
8810         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8811
8812         env.src_cpu = busiest->cpu;
8813         env.src_rq = busiest;
8814
8815         ld_moved = 0;
8816         if (busiest->nr_running > 1) {
8817                 /*
8818                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8819                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8820                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8821                  * correctly treated as an imbalance.
8822                  */
8823                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8824                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8825
8826 more_balance:
8827                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8828                 update_rq_clock(busiest);
8829
8830                 /*
8831                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8832                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8833                  */
8834                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8835
8836                 /*
8837                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8838                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8839                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8840                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8841                  * See task_rq_lock() family for the details.
8842                  */
8843
8844                 rq_unlock(busiest, &rf);
8845
8846                 if (cur_ld_moved) {
8847                         attach_tasks(&env);
8848                         ld_moved += cur_ld_moved;
8849                 }
8850
8851                 local_irq_restore(rf.flags);
8852
8853                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8854                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8855                         goto more_balance;
8856                 }
8857
8858                 /*
8859                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8860                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8861                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8862                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8863                  * sched_group.
8864                  *
8865                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8866                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8867                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8868                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8869                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8870                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8871                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8872                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8873                  * This however should not happen so much in practice and
8874                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8875                  * excess load moved.
8876                  */
8877                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8878
8879                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8880                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8881
8882                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8883                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8884                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8885                         env.loop         = 0;
8886                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8887
8888                         /*
8889                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8890                          * need to continue with same src_cpu.
8891                          */
8892                         goto more_balance;
8893                 }
8894
8895                 /*
8896                  * We failed to reach balance because of affinity.
8897                  */
8898                 if (sd_parent) {
8899                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8900
8901                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8902                                 *group_imbalance = 1;
8903                 }
8904
8905                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8906                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8907                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8908                         /*
8909                          * Attempting to continue load balancing at the current
8910                          * sched_domain level only makes sense if there are
8911                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8912                          * pull load from which are not contained within the
8913                          * destination group that is receiving any migrated
8914                          * load.
8915                          */
8916                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8917                                 env.loop = 0;
8918                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8919                                 goto redo;
8920                         }
8921                         goto out_all_pinned;
8922                 }
8923         }
8924
8925         if (!ld_moved) {
8926                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8927                 /*
8928                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8929                  * We do not want newidle balance, which can be very
8930                  * frequent, pollute the failure counter causing
8931                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8932                  */
8933                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8934                         sd->nr_balance_failed++;
8935
8936                 if (need_active_balance(&env)) {
8937                         unsigned long flags;
8938
8939                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8940
8941                         /*
8942                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8943                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8944                          * moved to this_cpu:
8945                          */
8946                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
8947                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8948                                                             flags);
8949                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8950                                 goto out_one_pinned;
8951                         }
8952
8953                         /*
8954                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8955                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8956                          * only after active load balance is finished.
8957                          */
8958                         if (!busiest->active_balance) {
8959                                 busiest->active_balance = 1;
8960                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8961                                 active_balance = 1;
8962                         }
8963                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8964
8965                         if (active_balance) {
8966                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8967                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8968                                         &busiest->active_balance_work);
8969                         }
8970
8971                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8972                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8973                 }
8974         } else
8975                 sd->nr_balance_failed = 0;
8976
8977         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
8978                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8979                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8980         } else {
8981                 /*
8982                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8983                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8984                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8985                  * detach_tasks).
8986                  */
8987                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8988                         sd->balance_interval *= 2;
8989         }
8990
8991         goto out;
8992
8993 out_balanced:
8994         /*
8995          * We reach balance although we may have faced some affinity
8996          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8997          */
8998         if (sd_parent) {
8999                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9000
9001                 if (*group_imbalance)
9002                         *group_imbalance = 0;
9003         }
9004
9005 out_all_pinned:
9006         /*
9007          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9008          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9009          * can try to migrate them.
9010          */
9011         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9012
9013         sd->nr_balance_failed = 0;
9014
9015 out_one_pinned:
9016         ld_moved = 0;
9017
9018         /*
9019          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
9020          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
9021          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
9022          * to avoid that.
9023          */
9024         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9025                 goto out;
9026
9027         /* tune up the balancing interval */
9028         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9029              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9030             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9031                 sd->balance_interval *= 2;
9032 out:
9033         return ld_moved;
9034 }
9035
9036 static inline unsigned long
9037 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9038 {
9039         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9040
9041         if (cpu_busy)
9042                 interval *= sd->busy_factor;
9043
9044         /* scale ms to jiffies */
9045         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9046         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9047
9048         return interval;
9049 }
9050
9051 static inline void
9052 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9053 {
9054         unsigned long interval, next;
9055
9056         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9057         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9058         next = sd->last_balance + interval;
9059
9060         if (time_after(*next_balance, next))
9061                 *next_balance = next;
9062 }
9063
9064 /*
9065  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9066  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9067  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9068  * avoids physical / logical imbalances.
9069  */
9070 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9071 {
9072         struct rq *busiest_rq = data;
9073         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9074         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9075         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9076         struct sched_domain *sd;
9077         struct task_struct *p = NULL;
9078         struct rq_flags rf;
9079
9080         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9081         /*
9082          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9083          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9084          * inactive CPUs.
9085          */
9086         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9087                 goto out_unlock;
9088
9089         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9090         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9091                      !busiest_rq->active_balance))
9092                 goto out_unlock;
9093
9094         /* Is there any task to move? */
9095         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9096                 goto out_unlock;
9097
9098         /*
9099          * This condition is "impossible", if it occurs
9100          * we need to fix it. Originally reported by
9101          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9102          */
9103         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9104
9105         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9106         rcu_read_lock();
9107         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9108                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9109                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9110                                 break;
9111         }
9112
9113         if (likely(sd)) {
9114                 struct lb_env env = {
9115                         .sd             = sd,
9116                         .dst_cpu        = target_cpu,
9117                         .dst_rq         = target_rq,
9118                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9119                         .src_rq         = busiest_rq,
9120                         .idle           = CPU_IDLE,
9121                         /*
9122                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9123                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9124                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9125                          * about DST_PINNED.
9126                          */
9127                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9128                 };
9129
9130                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9131                 update_rq_clock(busiest_rq);
9132
9133                 p = detach_one_task(&env);
9134                 if (p) {
9135                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9136                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9137                         sd->nr_balance_failed = 0;
9138                 } else {
9139                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9140                 }
9141         }
9142         rcu_read_unlock();
9143 out_unlock:
9144         busiest_rq->active_balance = 0;
9145         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9146
9147         if (p)
9148                 attach_one_task(target_rq, p);
9149
9150         local_irq_enable();
9151
9152         return 0;
9153 }
9154
9155 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9156
9157 /*
9158  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9159  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9160  */
9161 void update_max_interval(void)
9162 {
9163         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9164 }
9165
9166 /*
9167  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9168  * and initiates a balancing operation if so.
9169  *
9170  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9171  */
9172 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9173 {
9174         int continue_balancing = 1;
9175         int cpu = rq->cpu;
9176         unsigned long interval;
9177         struct sched_domain *sd;
9178         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9179         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9180         int update_next_balance = 0;
9181         int need_serialize, need_decay = 0;
9182         u64 max_cost = 0;
9183
9184         rcu_read_lock();
9185         for_each_domain(cpu, sd) {
9186                 /*
9187                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9188                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9189                  */
9190                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9191                         sd->max_newidle_lb_cost =
9192                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9193                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9194                         need_decay = 1;
9195                 }
9196                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9197
9198                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9199                         continue;
9200
9201                 /*
9202                  * Stop the load balance at this level. There is another
9203                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9204                  * actively.
9205                  */
9206                 if (!continue_balancing) {
9207                         if (need_decay)
9208                                 continue;
9209                         break;
9210                 }
9211
9212                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9213
9214                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9215                 if (need_serialize) {
9216                         if (!spin_trylock(&balancing))
9217                                 goto out;
9218                 }
9219
9220                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9221                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9222                                 /*
9223                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9224                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9225                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9226                                  */
9227                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9228                         }
9229                         sd->last_balance = jiffies;
9230                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9231                 }
9232                 if (need_serialize)
9233                         spin_unlock(&balancing);
9234 out:
9235                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9236                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9237                         update_next_balance = 1;
9238                 }
9239         }
9240         if (need_decay) {
9241                 /*
9242                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9243                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9244                  */
9245                 rq->max_idle_balance_cost =
9246                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9247         }
9248         rcu_read_unlock();
9249
9250         /*
9251          * next_balance will be updated only when there is a need.
9252          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9253          * updated.
9254          */
9255         if (likely(update_next_balance)) {
9256                 rq->next_balance = next_balance;
9257
9258 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9259                 /*
9260                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9261                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9262                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9263                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9264                  * balance for itself and we need to update the
9265                  * nohz.next_balance accordingly.
9266                  */
9267                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9268                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9269 #endif
9270         }
9271 }
9272
9273 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9274 {
9275         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9276 }
9277
9278 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9279 /*
9280  * idle load balancing details
9281  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9282  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9283  *   load balancing for all the idle CPUs.
9284  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9285  *   anywhere yet.
9286  */
9287
9288 static inline int find_new_ilb(void)
9289 {
9290         int ilb;
9291
9292         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9293                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9294                 if (idle_cpu(ilb))
9295                         return ilb;
9296         }
9297
9298         return nr_cpu_ids;
9299 }
9300
9301 /*
9302  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9303  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9304  */
9305 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9306 {
9307         int ilb_cpu;
9308
9309         nohz.next_balance++;
9310
9311         ilb_cpu = find_new_ilb();
9312
9313         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9314                 return;
9315
9316         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9317         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9318                 return;
9319
9320         /*
9321          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9322          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9323          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9324          * will be run before returning from the IPI.
9325          */
9326         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9327 }
9328
9329 /*
9330  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
9331  * of idle CPUs in the system.
9332  */
9333 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9334 {
9335         unsigned long now = jiffies;
9336         struct sched_domain_shared *sds;
9337         struct sched_domain *sd;
9338         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9339         unsigned int flags = 0;
9340
9341         if (unlikely(rq->idle_balance))
9342                 return;
9343
9344         /*
9345          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9346          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9347          */
9348         nohz_balance_exit_idle(rq);
9349
9350         /*
9351          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9352          * balancing.
9353          */
9354         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9355                 return;
9356
9357         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9358             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9359                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9360
9361         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9362                 goto out;
9363
9364         if (rq->nr_running >= 2) {
9365                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9366                 goto out;
9367         }
9368
9369         rcu_read_lock();
9370
9371         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9372         if (sd) {
9373                 /*
9374                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
9375                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
9376                  * on.
9377                  */
9378                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9379                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9380                         goto unlock;
9381                 }
9382         }
9383
9384         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9385         if (sd) {
9386                 /*
9387                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
9388                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
9389                  * around.
9390                  */
9391                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
9392                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9393                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9394                                 goto unlock;
9395                         }
9396                 }
9397         }
9398
9399         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
9400         if (sd) {
9401                 /*
9402                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
9403                  * to run the misfit task on.
9404                  */
9405                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
9406                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9407                         goto unlock;
9408                 }
9409
9410                 /*
9411                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
9412                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
9413                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
9414                  *
9415                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
9416                  */
9417                 goto unlock;
9418         }
9419
9420         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9421         if (sds) {
9422                 /*
9423                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
9424                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
9425                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
9426                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
9427                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
9428                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
9429                  * like this LLC domain has tasks we could move.
9430                  */
9431                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9432                 if (nr_busy > 1) {
9433                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9434                         goto unlock;
9435                 }
9436         }
9437 unlock:
9438         rcu_read_unlock();
9439 out:
9440         if (flags)
9441                 kick_ilb(flags);
9442 }
9443
9444 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9445 {
9446         struct sched_domain *sd;
9447
9448         rcu_read_lock();
9449         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9450
9451         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9452                 goto unlock;
9453         sd->nohz_idle = 0;
9454
9455         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9456 unlock:
9457         rcu_read_unlock();
9458 }
9459
9460 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9461 {
9462         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9463
9464         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9465                 return;
9466
9467         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9468         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9469         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9470
9471         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9472 }
9473
9474 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9475 {
9476         struct sched_domain *sd;
9477
9478         rcu_read_lock();
9479         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9480
9481         if (!sd || sd->nohz_idle)
9482                 goto unlock;
9483         sd->nohz_idle = 1;
9484
9485         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9486 unlock:
9487         rcu_read_unlock();
9488 }
9489
9490 /*
9491  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9492  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9493  */
9494 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9495 {
9496         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9497
9498         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9499
9500         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9501         if (!cpu_active(cpu))
9502                 return;
9503
9504         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9505         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9506                 return;
9507
9508         /*
9509          * Can be set safely without rq->lock held
9510          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9511          * rq->lock is held during the check and the clear
9512          */
9513         rq->has_blocked_load = 1;
9514
9515         /*
9516          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9517          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9518          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9519          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9520          */
9521         if (rq->nohz_tick_stopped)
9522                 goto out;
9523
9524         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9525         if (on_null_domain(rq))
9526                 return;
9527
9528         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9529
9530         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9531         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9532
9533         /*
9534          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9535          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9536          * store.
9537          */
9538         smp_mb__after_atomic();
9539
9540         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9541
9542 out:
9543         /*
9544          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9545          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9546          */
9547         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9548 }
9549
9550 /*
9551  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9552  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9553  * tasks movement depending of flags.
9554  * The function returns false if the loop has stopped before running
9555  * through all idle CPUs.
9556  */
9557 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9558                                enum cpu_idle_type idle)
9559 {
9560         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9561         unsigned long now = jiffies;
9562         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9563         bool has_blocked_load = false;
9564         int update_next_balance = 0;
9565         int this_cpu = this_rq->cpu;
9566         int balance_cpu;
9567         int ret = false;
9568         struct rq *rq;
9569
9570         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9571
9572         /*
9573          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9574          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9575          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9576          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9577          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9578          * check the load of an idle cpu.
9579          */
9580         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9581
9582         /*
9583          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9584          * store from nohz_balance_enter_idle().
9585          */
9586         smp_mb();
9587
9588         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9589                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9590                         continue;
9591
9592                 /*
9593                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9594                  * work being done for other CPUs. Next load
9595                  * balancing owner will pick it up.
9596                  */
9597                 if (need_resched()) {
9598                         has_blocked_load = true;
9599                         goto abort;
9600                 }
9601
9602                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9603
9604                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9605
9606                 /*
9607                  * If time for next balance is due,
9608                  * do the balance.
9609                  */
9610                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9611                         struct rq_flags rf;
9612
9613                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9614                         update_rq_clock(rq);
9615                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9616
9617                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9618                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9619                 }
9620
9621                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9622                         next_balance = rq->next_balance;
9623                         update_next_balance = 1;
9624                 }
9625         }
9626
9627         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9628         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9629                 update_blocked_averages(this_cpu);
9630                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9631         }
9632
9633         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9634                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9635
9636         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9637                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9638
9639         /* The full idle balance loop has been done */
9640         ret = true;
9641
9642 abort:
9643         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9644         if (has_blocked_load)
9645                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9646
9647         /*
9648          * next_balance will be updated only when there is a need.
9649          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9650          * updated.
9651          */
9652         if (likely(update_next_balance))
9653                 nohz.next_balance = next_balance;
9654
9655         return ret;
9656 }
9657
9658 /*
9659  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9660  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9661  */
9662 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9663 {
9664         int this_cpu = this_rq->cpu;
9665         unsigned int flags;
9666
9667         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9668                 return false;
9669
9670         if (idle != CPU_IDLE) {
9671                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9672                 return false;
9673         }
9674
9675         /* could be _relaxed() */
9676         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9677         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9678                 return false;
9679
9680         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9681
9682         return true;
9683 }
9684
9685 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9686 {
9687         int this_cpu = this_rq->cpu;
9688
9689         /*
9690          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9691          * housekeeping
9692          */
9693         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9694                 return;
9695
9696         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9697         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9698                 return;
9699
9700         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9701         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9702             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9703                 return;
9704
9705         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9706         /*
9707          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9708          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9709          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9710          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9711          */
9712         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9713                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9714         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9715 }
9716
9717 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9718 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9719
9720 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9721 {
9722         return false;
9723 }
9724
9725 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9726 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9727
9728 /*
9729  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9730  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9731  */
9732 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9733 {
9734         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9735         int this_cpu = this_rq->cpu;
9736         struct sched_domain *sd;
9737         int pulled_task = 0;
9738         u64 curr_cost = 0;
9739
9740         /*
9741          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9742          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9743          */
9744         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9745
9746         /*
9747          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9748          */
9749         if (!cpu_active(this_cpu))
9750                 return 0;
9751
9752         /*
9753          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9754          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9755          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9756          * re-start the picking loop.
9757          */
9758         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9759
9760         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9761             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
9762
9763                 rcu_read_lock();
9764                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9765                 if (sd)
9766                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9767                 rcu_read_unlock();
9768
9769                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9770
9771                 goto out;
9772         }
9773
9774         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9775
9776         update_blocked_averages(this_cpu);
9777         rcu_read_lock();
9778         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9779                 int continue_balancing = 1;
9780                 u64 t0, domain_cost;
9781
9782                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9783                         continue;
9784
9785                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9786                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9787                         break;
9788                 }
9789
9790                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9791                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9792
9793                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9794                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9795                                                    &continue_balancing);
9796
9797                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9798                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9799                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9800
9801                         curr_cost += domain_cost;
9802                 }
9803
9804                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9805
9806                 /*
9807                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9808                  * now runnable tasks on this rq.
9809                  */
9810                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9811                         break;
9812         }
9813         rcu_read_unlock();
9814
9815         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9816
9817         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9818                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9819
9820 out:
9821         /*
9822          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9823          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9824          * pretend we pulled a task.
9825          */
9826         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9827                 pulled_task = 1;
9828
9829         /* Move the next balance forward */
9830         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9831                 this_rq->next_balance = next_balance;
9832
9833         /* Is there a task of a high priority class? */
9834         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9835                 pulled_task = -1;
9836
9837         if (pulled_task)
9838                 this_rq->idle_stamp = 0;
9839
9840         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9841
9842         return pulled_task;
9843 }
9844
9845 /*
9846  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9847  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9848  */
9849 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9850 {
9851         struct rq *this_rq = this_rq();
9852         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9853                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9854
9855         /*
9856          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9857          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9858          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9859          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9860          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9861          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9862          */
9863         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9864                 return;
9865
9866         /* normal load balance */
9867         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9868         rebalance_domains(this_rq, idle);
9869 }
9870
9871 /*
9872  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9873  */
9874 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9875 {
9876         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9877         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9878                 return;
9879
9880         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9881                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9882
9883         nohz_balancer_kick(rq);
9884 }
9885
9886 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9887 {
9888         update_sysctl();
9889
9890         update_runtime_enabled(rq);
9891 }
9892
9893 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9894 {
9895         update_sysctl();
9896
9897         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9898         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9899 }
9900
9901 #endif /* CONFIG_SMP */
9902
9903 /*
9904  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9905  *
9906  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9907  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9908  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9909  * parameters.
9910  */
9911 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9912 {
9913         struct cfs_rq *cfs_rq;
9914         struct sched_entity *se = &curr->se;
9915
9916         for_each_sched_entity(se) {
9917                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9918                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9919         }
9920
9921         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9922                 task_tick_numa(rq, curr);
9923
9924         update_misfit_status(curr, rq);
9925         update_overutilized_status(task_rq(curr));
9926 }
9927
9928 /*
9929  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9930  *  - child not yet on the tasklist
9931  *  - preemption disabled
9932  */
9933 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9934 {
9935         struct cfs_rq *cfs_rq;
9936         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9937         struct rq *rq = this_rq();
9938         struct rq_flags rf;
9939
9940         rq_lock(rq, &rf);
9941         update_rq_clock(rq);
9942
9943         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9944         curr = cfs_rq->curr;
9945         if (curr) {
9946                 update_curr(cfs_rq);
9947                 se->vruntime = curr->vruntime;
9948         }
9949         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9950
9951         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9952                 /*
9953                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9954                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9955                  */
9956                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9957                 resched_curr(rq);
9958         }
9959
9960         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9961         rq_unlock(rq, &rf);
9962 }
9963
9964 /*
9965  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9966  * the current task.
9967  */
9968 static void
9969 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9970 {
9971         if (!task_on_rq_queued(p))
9972                 return;
9973
9974         /*
9975          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9976          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9977          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9978          */
9979         if (rq->curr == p) {
9980                 if (p->prio > oldprio)
9981                         resched_curr(rq);
9982         } else
9983                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9984 }
9985
9986 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9987 {
9988         struct sched_entity *se = &p->se;
9989
9990         /*
9991          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9992          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9993          * vruntime.
9994          */
9995         if (p->on_rq)
9996                 return true;
9997
9998         /*
9999          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10000          * But there are some cases where it has already been normalized:
10001          *
10002          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10003          *   wake_up_new_task().
10004          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10005          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10006          */
10007         if (!se->sum_exec_runtime ||
10008             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10009                 return true;
10010
10011         return false;
10012 }
10013
10014 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10015 /*
10016  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10017  * visible to the root
10018  */
10019 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10020 {
10021         struct cfs_rq *cfs_rq;
10022
10023         /* Start to propagate at parent */
10024         se = se->parent;
10025
10026         for_each_sched_entity(se) {
10027                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10028
10029                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10030                         break;
10031
10032                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10033         }
10034 }
10035 #else
10036 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10037 #endif
10038
10039 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10040 {
10041         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10042
10043         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10044         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10045         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10046         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10047         propagate_entity_cfs_rq(se);
10048 }
10049
10050 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10051 {
10052         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10053
10054 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10055         /*
10056          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10057          * class maintain depth value), reset depth properly.
10058          */
10059         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10060 #endif
10061
10062         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10063         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10064         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10065         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10066         propagate_entity_cfs_rq(se);
10067 }
10068
10069 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10070 {
10071         struct sched_entity *se = &p->se;
10072         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10073
10074         if (!vruntime_normalized(p)) {
10075                 /*
10076                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10077                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10078                  */
10079                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10080                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10081         }
10082
10083         detach_entity_cfs_rq(se);
10084 }
10085
10086 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10087 {
10088         struct sched_entity *se = &p->se;
10089         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10090
10091         attach_entity_cfs_rq(se);
10092
10093         if (!vruntime_normalized(p))
10094                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10095 }
10096
10097 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10098 {
10099         detach_task_cfs_rq(p);
10100 }
10101
10102 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10103 {
10104         attach_task_cfs_rq(p);
10105
10106         if (task_on_rq_queued(p)) {
10107                 /*
10108                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10109                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10110                  * if we can still preempt the current task.
10111                  */
10112                 if (rq->curr == p)
10113                         resched_curr(rq);
10114                 else
10115                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10116         }
10117 }
10118
10119 /* Account for a task changing its policy or group.
10120  *
10121  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10122  * migrates between groups/classes.
10123  */
10124 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10125 {
10126         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10127
10128         for_each_sched_entity(se) {
10129                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10130
10131                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10132                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10133                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10134         }
10135 }
10136
10137 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10138 {
10139         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10140         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10141 #ifndef CONFIG_64BIT
10142         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10143 #endif
10144 #ifdef CONFIG_SMP
10145         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10146 #endif
10147 }
10148
10149 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10150 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10151 {
10152         struct sched_entity *se = &p->se;
10153
10154         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10155         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10156 }
10157
10158 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10159 {
10160         detach_task_cfs_rq(p);
10161         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10162
10163 #ifdef CONFIG_SMP
10164         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10165         p->se.avg.last_update_time = 0;
10166 #endif
10167         attach_task_cfs_rq(p);
10168 }
10169
10170 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10171 {
10172         switch (type) {
10173         case TASK_SET_GROUP:
10174                 task_set_group_fair(p);
10175                 break;
10176
10177         case TASK_MOVE_GROUP:
10178                 task_move_group_fair(p);
10179                 break;
10180         }
10181 }
10182
10183 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10184 {
10185         int i;
10186
10187         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10188
10189         for_each_possible_cpu(i) {
10190                 if (tg->cfs_rq)
10191                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10192                 if (tg->se)
10193                         kfree(tg->se[i]);
10194         }
10195
10196         kfree(tg->cfs_rq);
10197         kfree(tg->se);
10198 }
10199
10200 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10201 {
10202         struct sched_entity *se;
10203         struct cfs_rq *cfs_rq;
10204         int i;
10205
10206         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10207         if (!tg->cfs_rq)
10208                 goto err;
10209         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10210         if (!tg->se)
10211                 goto err;
10212
10213         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10214
10215         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10216
10217         for_each_possible_cpu(i) {
10218                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10219                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10220                 if (!cfs_rq)
10221                         goto err;
10222
10223                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10224                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10225                 if (!se)
10226                         goto err_free_rq;
10227
10228                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10229                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10230                 init_entity_runnable_average(se);
10231         }
10232
10233         return 1;
10234
10235 err_free_rq:
10236         kfree(cfs_rq);
10237 err:
10238         return 0;
10239 }
10240
10241 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10242 {
10243         struct sched_entity *se;
10244         struct rq *rq;
10245         int i;
10246
10247         for_each_possible_cpu(i) {
10248                 rq = cpu_rq(i);
10249                 se = tg->se[i];
10250
10251                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10252                 update_rq_clock(rq);
10253                 attach_entity_cfs_rq(se);
10254                 sync_throttle(tg, i);
10255                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10256         }
10257 }
10258
10259 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10260 {
10261         unsigned long flags;
10262         struct rq *rq;
10263         int cpu;
10264
10265         for_each_possible_cpu(cpu) {
10266                 if (tg->se[cpu])
10267                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10268
10269                 /*
10270                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10271                  * check on_list without danger of it being re-added.
10272                  */
10273                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10274                         continue;
10275
10276                 rq = cpu_rq(cpu);
10277
10278                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10279                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10280                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10281         }
10282 }
10283
10284 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10285                         struct sched_entity *se, int cpu,
10286                         struct sched_entity *parent)
10287 {
10288         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10289
10290         cfs_rq->tg = tg;
10291         cfs_rq->rq = rq;
10292         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10293
10294         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10295         tg->se[cpu] = se;
10296
10297         /* se could be NULL for root_task_group */
10298         if (!se)
10299                 return;
10300
10301         if (!parent) {
10302                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10303                 se->depth = 0;
10304         } else {
10305                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10306                 se->depth = parent->depth + 1;
10307         }
10308
10309         se->my_q = cfs_rq;
10310         /* guarantee group entities always have weight */
10311         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10312         se->parent = parent;
10313 }
10314
10315 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10316
10317 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10318 {
10319         int i;
10320
10321         /*
10322          * We can't change the weight of the root cgroup.
10323          */
10324         if (!tg->se[0])
10325                 return -EINVAL;
10326
10327         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10328
10329         mutex_lock(&shares_mutex);
10330         if (tg->shares == shares)
10331                 goto done;
10332
10333         tg->shares = shares;
10334         for_each_possible_cpu(i) {
10335                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10336                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10337                 struct rq_flags rf;
10338
10339                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10340                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10341                 update_rq_clock(rq);
10342                 for_each_sched_entity(se) {
10343                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10344                         update_cfs_group(se);
10345                 }
10346                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10347         }
10348
10349 done:
10350         mutex_unlock(&shares_mutex);
10351         return 0;
10352 }
10353 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10354
10355 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10356
10357 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10358 {
10359         return 1;
10360 }
10361
10362 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10363
10364 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10365
10366 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10367
10368
10369 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10370 {
10371         struct sched_entity *se = &task->se;
10372         unsigned int rr_interval = 0;
10373
10374         /*
10375          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10376          * idle runqueue:
10377          */
10378         if (rq->cfs.load.weight)
10379                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10380
10381         return rr_interval;
10382 }
10383
10384 /*
10385  * All the scheduling class methods:
10386  */
10387 const struct sched_class fair_sched_class = {
10388         .next                   = &idle_sched_class,
10389         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10390         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10391         .yield_task             = yield_task_fair,
10392         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10393
10394         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10395
10396         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10397         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10398
10399 #ifdef CONFIG_SMP
10400         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10401         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10402
10403         .rq_online              = rq_online_fair,
10404         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10405
10406         .task_dead              = task_dead_fair,
10407         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10408 #endif
10409
10410         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10411         .task_tick              = task_tick_fair,
10412         .task_fork              = task_fork_fair,
10413
10414         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10415         .switched_from          = switched_from_fair,
10416         .switched_to            = switched_to_fair,
10417
10418         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10419
10420         .update_curr            = update_curr_fair,
10421
10422 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10423         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10424 #endif
10425
10426 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
10427         .uclamp_enabled         = 1,
10428 #endif
10429 };
10430
10431 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10432 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10433 {
10434         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10435
10436         rcu_read_lock();
10437         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10438                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10439         rcu_read_unlock();
10440 }
10441
10442 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10443 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10444 {
10445         int node;
10446         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10447
10448         for_each_online_node(node) {
10449                 if (p->numa_faults) {
10450                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10451                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10452                 }
10453                 if (p->numa_group) {
10454                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10455                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10456                 }
10457                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10458         }
10459 }
10460 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10461 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10462
10463 __init void init_sched_fair_class(void)
10464 {
10465 #ifdef CONFIG_SMP
10466         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10467
10468 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10469         nohz.next_balance = jiffies;
10470         nohz.next_blocked = jiffies;
10471         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10472 #endif
10473 #endif /* SMP */
10474
10475 }
10476
10477 /*
10478  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
10479  */
10480
10481 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
10482 {
10483 #ifdef CONFIG_SMP
10484         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
10485 #else
10486         return NULL;
10487 #endif
10488 }
10489 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
10490
10491 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
10492 {
10493         if (!cfs_rq) {
10494                 if (str)
10495                         strlcpy(str, "(null)", len);
10496                 else
10497                         return NULL;
10498         }
10499
10500         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
10501         return str;
10502 }
10503 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
10504
10505 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
10506 {
10507         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
10508 }
10509 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
10510
10511 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
10512 {
10513 #ifdef CONFIG_SMP
10514         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
10515 #else
10516         return NULL;
10517 #endif
10518 }
10519 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
10520
10521 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
10522 {
10523 #ifdef CONFIG_SMP
10524         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
10525 #else
10526         return NULL;
10527 #endif
10528 }
10529 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
10530
10531 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
10532 {
10533 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
10534         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
10535 #else
10536         return NULL;
10537 #endif
10538 }
10539 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
10540
10541 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
10542 {
10543         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
10544 }
10545 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
10546
10547 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
10548 {
10549 #ifdef CONFIG_SMP
10550         return rd ? rd->span : NULL;
10551 #else
10552         return NULL;
10553 #endif
10554 }
10555 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);