Merge tag 'y2038-syscall-abi' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arnd...
[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
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
286 {
287         if (!cfs_rq->on_list) {
288                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
289                 int cpu = cpu_of(rq);
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases and a special case for the root
295                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
296                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
297                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
298                  */
299                 if (cfs_rq->tg->parent &&
300                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
301                         /*
302                          * If parent is already on the list, we add the child
303                          * just before. Thanks to circular linked property of
304                          * the list, this means to put the child at the tail
305                          * of the list that starts by parent.
306                          */
307                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
308                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
309                         /*
310                          * The branch is now connected to its tree so we can
311                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
312                          * list.
313                          */
314                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
315                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
316                         /*
317                          * cfs rq without parent should be put
318                          * at the tail of the list.
319                          */
320                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
321                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
322                         /*
323                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
324                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
325                          */
326                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
327                 } else {
328                         /*
329                          * The parent has not already been added so we want to
330                          * make sure that it will be put after us.
331                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
332                          * where we will add parent.
333                          */
334                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
335                                 rq->tmp_alone_branch);
336                         /*
337                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
338                          * of the branch
339                          */
340                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
341                 }
342
343                 cfs_rq->on_list = 1;
344         }
345 }
346
347 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
348 {
349         if (cfs_rq->on_list) {
350                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
351                 cfs_rq->on_list = 0;
352         }
353 }
354
355 /* Iterate through all leaf cfs_rq's on a runqueue: */
356 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
357         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
358
359 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
360 static inline struct cfs_rq *
361 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
362 {
363         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
364                 return se->cfs_rq;
365
366         return NULL;
367 }
368
369 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
370 {
371         return se->parent;
372 }
373
374 static void
375 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
376 {
377         int se_depth, pse_depth;
378
379         /*
380          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
381          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
382          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
383          * parent.
384          */
385
386         /* First walk up until both entities are at same depth */
387         se_depth = (*se)->depth;
388         pse_depth = (*pse)->depth;
389
390         while (se_depth > pse_depth) {
391                 se_depth--;
392                 *se = parent_entity(*se);
393         }
394
395         while (pse_depth > se_depth) {
396                 pse_depth--;
397                 *pse = parent_entity(*pse);
398         }
399
400         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
401                 *se = parent_entity(*se);
402                 *pse = parent_entity(*pse);
403         }
404 }
405
406 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
407
408 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
409 {
410         return container_of(se, struct task_struct, se);
411 }
412
413 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
414 {
415         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
416 }
417
418
419 #define for_each_sched_entity(se) \
420                 for (; se; se = NULL)
421
422 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
423 {
424         return &task_rq(p)->cfs;
425 }
426
427 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
428 {
429         struct task_struct *p = task_of(se);
430         struct rq *rq = task_rq(p);
431
432         return &rq->cfs;
433 }
434
435 /* runqueue "owned" by this group */
436 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
437 {
438         return NULL;
439 }
440
441 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
442 {
443 }
444
445 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
446 {
447 }
448
449 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq)        \
450                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
451
452 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
453 {
454         return NULL;
455 }
456
457 static inline void
458 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
459 {
460 }
461
462 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
463
464 static __always_inline
465 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
466
467 /**************************************************************
468  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
469  */
470
471 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
472 {
473         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
474         if (delta > 0)
475                 max_vruntime = vruntime;
476
477         return max_vruntime;
478 }
479
480 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
481 {
482         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
483         if (delta < 0)
484                 min_vruntime = vruntime;
485
486         return min_vruntime;
487 }
488
489 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
490                                 struct sched_entity *b)
491 {
492         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
493 }
494
495 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
496 {
497         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
498         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
499
500         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
501
502         if (curr) {
503                 if (curr->on_rq)
504                         vruntime = curr->vruntime;
505                 else
506                         curr = NULL;
507         }
508
509         if (leftmost) { /* non-empty tree */
510                 struct sched_entity *se;
511                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
512
513                 if (!curr)
514                         vruntime = se->vruntime;
515                 else
516                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
517         }
518
519         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
520         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
521 #ifndef CONFIG_64BIT
522         smp_wmb();
523         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
524 #endif
525 }
526
527 /*
528  * Enqueue an entity into the rb-tree:
529  */
530 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
531 {
532         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
533         struct rb_node *parent = NULL;
534         struct sched_entity *entry;
535         bool leftmost = true;
536
537         /*
538          * Find the right place in the rbtree:
539          */
540         while (*link) {
541                 parent = *link;
542                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
543                 /*
544                  * We dont care about collisions. Nodes with
545                  * the same key stay together.
546                  */
547                 if (entity_before(se, entry)) {
548                         link = &parent->rb_left;
549                 } else {
550                         link = &parent->rb_right;
551                         leftmost = false;
552                 }
553         }
554
555         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
556         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
557                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
558 }
559
560 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
561 {
562         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
563 }
564
565 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
566 {
567         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
568
569         if (!left)
570                 return NULL;
571
572         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
573 }
574
575 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
576 {
577         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
578
579         if (!next)
580                 return NULL;
581
582         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
583 }
584
585 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
586 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
587 {
588         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
589
590         if (!last)
591                 return NULL;
592
593         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
594 }
595
596 /**************************************************************
597  * Scheduling class statistics methods:
598  */
599
600 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
601                 void __user *buffer, size_t *lenp,
602                 loff_t *ppos)
603 {
604         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
605         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
606
607         if (ret || !write)
608                 return ret;
609
610         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
611                                         sysctl_sched_min_granularity);
612
613 #define WRT_SYSCTL(name) \
614         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
615         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
616         WRT_SYSCTL(sched_latency);
617         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
618 #undef WRT_SYSCTL
619
620         return 0;
621 }
622 #endif
623
624 /*
625  * delta /= w
626  */
627 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
628 {
629         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
630                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
631
632         return delta;
633 }
634
635 /*
636  * The idea is to set a period in which each task runs once.
637  *
638  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
639  * this period because otherwise the slices get too small.
640  *
641  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
642  */
643 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
644 {
645         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
646                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
647         else
648                 return sysctl_sched_latency;
649 }
650
651 /*
652  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
653  * proportional to the weight.
654  *
655  * s = p*P[w/rw]
656  */
657 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
658 {
659         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
660
661         for_each_sched_entity(se) {
662                 struct load_weight *load;
663                 struct load_weight lw;
664
665                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
666                 load = &cfs_rq->load;
667
668                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
669                         lw = cfs_rq->load;
670
671                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
672                         load = &lw;
673                 }
674                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
675         }
676         return slice;
677 }
678
679 /*
680  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
681  *
682  * vs = s/w
683  */
684 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
685 {
686         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
687 }
688
689 #ifdef CONFIG_SMP
690 #include "pelt.h"
691 #include "sched-pelt.h"
692
693 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
694 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
695 static unsigned long capacity_of(int cpu);
696
697 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
698 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
699 {
700         struct sched_avg *sa = &se->avg;
701
702         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
703
704         /*
705          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
706          * they get a chance to stabilize to their real load level.
707          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
708          * nothing has been attached to the task group yet.
709          */
710         if (entity_is_task(se))
711                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
712
713         se->runnable_weight = se->load.weight;
714
715         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
716 }
717
718 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
719 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
720
721 /*
722  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
723  * based on the cfs_rq's current util_avg:
724  *
725  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
726  *
727  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
728  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
729  * as when the series is a harmonic series.
730  *
731  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
732  * only 1/2 of the left utilization budget:
733  *
734  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
735  *
736  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
737  *
738  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
739  * the beginning would be like:
740  *
741  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
742  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
743  *
744  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
745  * if util_avg > util_avg_cap.
746  */
747 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
748 {
749         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
750         struct sched_avg *sa = &se->avg;
751         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
752         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
753
754         if (cap > 0) {
755                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
756                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
757                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
758
759                         if (sa->util_avg > cap)
760                                 sa->util_avg = cap;
761                 } else {
762                         sa->util_avg = cap;
763                 }
764         }
765
766         if (entity_is_task(se)) {
767                 struct task_struct *p = task_of(se);
768                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
769                         /*
770                          * For !fair tasks do:
771                          *
772                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
773                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
774                         switched_from_fair(rq, p);
775                          *
776                          * such that the next switched_to_fair() has the
777                          * expected state.
778                          */
779                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
780                         return;
781                 }
782         }
783
784         attach_entity_cfs_rq(se);
785 }
786
787 #else /* !CONFIG_SMP */
788 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
789 {
790 }
791 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
792 {
793 }
794 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
795 {
796 }
797 #endif /* CONFIG_SMP */
798
799 /*
800  * Update the current task's runtime statistics.
801  */
802 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
803 {
804         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
805         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
806         u64 delta_exec;
807
808         if (unlikely(!curr))
809                 return;
810
811         delta_exec = now - curr->exec_start;
812         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
813                 return;
814
815         curr->exec_start = now;
816
817         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
818                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
819
820         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
821         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
822
823         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
824         update_min_vruntime(cfs_rq);
825
826         if (entity_is_task(curr)) {
827                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
828
829                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
830                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
831                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
832         }
833
834         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
835 }
836
837 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
838 {
839         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
840 }
841
842 static inline void
843 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
844 {
845         u64 wait_start, prev_wait_start;
846
847         if (!schedstat_enabled())
848                 return;
849
850         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
851         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
852
853         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
854             likely(wait_start > prev_wait_start))
855                 wait_start -= prev_wait_start;
856
857         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
858 }
859
860 static inline void
861 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
862 {
863         struct task_struct *p;
864         u64 delta;
865
866         if (!schedstat_enabled())
867                 return;
868
869         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
870
871         if (entity_is_task(se)) {
872                 p = task_of(se);
873                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
874                         /*
875                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
876                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
877                          * prior to migration.
878                          */
879                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
880                         return;
881                 }
882                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
883         }
884
885         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
886                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
887         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
888         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
889         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
890 }
891
892 static inline void
893 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         struct task_struct *tsk = NULL;
896         u64 sleep_start, block_start;
897
898         if (!schedstat_enabled())
899                 return;
900
901         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
902         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
903
904         if (entity_is_task(se))
905                 tsk = task_of(se);
906
907         if (sleep_start) {
908                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
909
910                 if ((s64)delta < 0)
911                         delta = 0;
912
913                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
914                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
915
916                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
917                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
918
919                 if (tsk) {
920                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
921                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
922                 }
923         }
924         if (block_start) {
925                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
926
927                 if ((s64)delta < 0)
928                         delta = 0;
929
930                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
931                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
932
933                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
934                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
935
936                 if (tsk) {
937                         if (tsk->in_iowait) {
938                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
939                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
940                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
941                         }
942
943                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
944
945                         /*
946                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
947                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
948                          * amount of time that the task spent sleeping:
949                          */
950                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
951                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
952                                                 (void *)get_wchan(tsk),
953                                                 delta >> 20);
954                         }
955                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
956                 }
957         }
958 }
959
960 /*
961  * Task is being enqueued - update stats:
962  */
963 static inline void
964 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
965 {
966         if (!schedstat_enabled())
967                 return;
968
969         /*
970          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
971          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
972          */
973         if (se != cfs_rq->curr)
974                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
975
976         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
977                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
978 }
979
980 static inline void
981 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
982 {
983
984         if (!schedstat_enabled())
985                 return;
986
987         /*
988          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
989          * waiting task:
990          */
991         if (se != cfs_rq->curr)
992                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
993
994         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
995                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
996
997                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
998                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
999                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1000                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1001                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1002                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1003         }
1004 }
1005
1006 /*
1007  * We are picking a new current task - update its stats:
1008  */
1009 static inline void
1010 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1011 {
1012         /*
1013          * We are starting a new run period:
1014          */
1015         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1016 }
1017
1018 /**************************************************
1019  * Scheduling class queueing methods:
1020  */
1021
1022 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1023 /*
1024  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1025  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1026  * numa_balancing_scan_size.
1027  */
1028 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1029 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1030
1031 /* Portion of address space to scan in MB */
1032 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1033
1034 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1035 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1036
1037 struct numa_group {
1038         atomic_t refcount;
1039
1040         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1041         int nr_tasks;
1042         pid_t gid;
1043         int active_nodes;
1044
1045         struct rcu_head rcu;
1046         unsigned long total_faults;
1047         unsigned long max_faults_cpu;
1048         /*
1049          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1050          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1051          * more by CPU use than by memory faults.
1052          */
1053         unsigned long *faults_cpu;
1054         unsigned long faults[0];
1055 };
1056
1057 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1058 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1059
1060 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1061 {
1062         unsigned long rss = 0;
1063         unsigned long nr_scan_pages;
1064
1065         /*
1066          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1067          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1068          * on resident pages
1069          */
1070         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1071         rss = get_mm_rss(p->mm);
1072         if (!rss)
1073                 rss = nr_scan_pages;
1074
1075         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1076         return rss / nr_scan_pages;
1077 }
1078
1079 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1080 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1081
1082 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1083 {
1084         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1085         unsigned int scan, floor;
1086         unsigned int windows = 1;
1087
1088         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1089                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1090         floor = 1000 / windows;
1091
1092         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1093         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1094 }
1095
1096 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1097 {
1098         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1099         unsigned long period = smin;
1100
1101         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1102         if (p->numa_group) {
1103                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1104                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1105                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1106
1107                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1108                 period *= shared + 1;
1109                 period /= private + shared + 1;
1110         }
1111
1112         return max(smin, period);
1113 }
1114
1115 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1116 {
1117         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1118         unsigned long smax;
1119
1120         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1121         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1122
1123         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1124         if (p->numa_group) {
1125                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1126                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1127                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1128                 unsigned long period = smax;
1129
1130                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1131                 period *= shared + 1;
1132                 period /= private + shared + 1;
1133
1134                 smax = max(smax, period);
1135         }
1136
1137         return max(smin, smax);
1138 }
1139
1140 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1141 {
1142         int mm_users = 0;
1143         struct mm_struct *mm = p->mm;
1144
1145         if (mm) {
1146                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1147                 if (mm_users == 1) {
1148                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1149                         mm->numa_scan_seq = 0;
1150                 }
1151         }
1152         p->node_stamp                   = 0;
1153         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1154         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1155         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1156         p->numa_faults                  = NULL;
1157         p->numa_group                   = NULL;
1158         p->last_task_numa_placement     = 0;
1159         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1160
1161         /* New address space, reset the preferred nid */
1162         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1163                 p->numa_preferred_nid = -1;
1164                 return;
1165         }
1166
1167         /*
1168          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1169          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1170          */
1171         if (mm) {
1172                 unsigned int delay;
1173
1174                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1175                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1176                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1177                 p->node_stamp = delay;
1178         }
1179 }
1180
1181 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1182 {
1183         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1184         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1185 }
1186
1187 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1188 {
1189         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1190         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1191 }
1192
1193 /* Shared or private faults. */
1194 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1195
1196 /* Memory and CPU locality */
1197 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1198
1199 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1200 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1201
1202 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1203 {
1204         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1205 }
1206
1207 /*
1208  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1209  * occupy the first half of the array. The second half of the
1210  * array is for current counters, which are averaged into the
1211  * first set by task_numa_placement.
1212  */
1213 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1214 {
1215         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1216 }
1217
1218 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1219 {
1220         if (!p->numa_faults)
1221                 return 0;
1222
1223         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1224                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1225 }
1226
1227 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1228 {
1229         if (!p->numa_group)
1230                 return 0;
1231
1232         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1233                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1234 }
1235
1236 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1237 {
1238         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1239                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1240 }
1241
1242 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1243 {
1244         unsigned long faults = 0;
1245         int node;
1246
1247         for_each_online_node(node) {
1248                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1249         }
1250
1251         return faults;
1252 }
1253
1254 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1255 {
1256         unsigned long faults = 0;
1257         int node;
1258
1259         for_each_online_node(node) {
1260                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1261         }
1262
1263         return faults;
1264 }
1265
1266 /*
1267  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1268  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1269  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1270  */
1271 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1272
1273 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1274 {
1275         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1276 }
1277
1278 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1279 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1280                                         int maxdist, bool task)
1281 {
1282         unsigned long score = 0;
1283         int node;
1284
1285         /*
1286          * All nodes are directly connected, and the same distance
1287          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1288          */
1289         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1290                 return 0;
1291
1292         /*
1293          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1294          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1295          */
1296         for_each_online_node(node) {
1297                 unsigned long faults;
1298                 int dist = node_distance(nid, node);
1299
1300                 /*
1301                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1302                  * for placement; nid was already counted.
1303                  */
1304                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1305                         continue;
1306
1307                 /*
1308                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1309                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1310                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1311                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1312                  * of each group. Skip other nodes.
1313                  */
1314                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1315                                         dist >= maxdist)
1316                         continue;
1317
1318                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1319                 if (task)
1320                         faults = task_faults(p, node);
1321                 else
1322                         faults = group_faults(p, node);
1323
1324                 /*
1325                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1326                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1327                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1328                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1329                  * The further away a node is, the less the faults count.
1330                  * This seems to result in good task placement.
1331                  */
1332                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1333                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1334                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1335                 }
1336
1337                 score += faults;
1338         }
1339
1340         return score;
1341 }
1342
1343 /*
1344  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1345  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1346  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1347  * evenly spread out between numa nodes.
1348  */
1349 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1350                                         int dist)
1351 {
1352         unsigned long faults, total_faults;
1353
1354         if (!p->numa_faults)
1355                 return 0;
1356
1357         total_faults = p->total_numa_faults;
1358
1359         if (!total_faults)
1360                 return 0;
1361
1362         faults = task_faults(p, nid);
1363         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1364
1365         return 1000 * faults / total_faults;
1366 }
1367
1368 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1369                                          int dist)
1370 {
1371         unsigned long faults, total_faults;
1372
1373         if (!p->numa_group)
1374                 return 0;
1375
1376         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1377
1378         if (!total_faults)
1379                 return 0;
1380
1381         faults = group_faults(p, nid);
1382         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1383
1384         return 1000 * faults / total_faults;
1385 }
1386
1387 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1388                                 int src_nid, int dst_cpu)
1389 {
1390         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1391         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1392         int last_cpupid, this_cpupid;
1393
1394         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1395         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1396
1397         /*
1398          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1399          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1400          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1401          * executed below.
1402          */
1403         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1404             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1405                 return true;
1406
1407         /*
1408          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1409          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1410          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1411          *
1412          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1413          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1414          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1415          *
1416          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1417          * same result twice in a row, given these samples are fully
1418          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1419          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1420          *
1421          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1422          * act on an unlikely task<->page relation.
1423          */
1424         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1425                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1426                 return false;
1427
1428         /* Always allow migrate on private faults */
1429         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1430                 return true;
1431
1432         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1433         if (!ng)
1434                 return true;
1435
1436         /*
1437          * Destination node is much more heavily used than the source
1438          * node? Allow migration.
1439          */
1440         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1441                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1442                 return true;
1443
1444         /*
1445          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1446          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1447          *
1448          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1449          * --------------- * - > ---------------
1450          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1451          */
1452         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1453                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1454 }
1455
1456 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1457 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1458 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1459
1460 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1461 struct numa_stats {
1462         unsigned long load;
1463
1464         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1465         unsigned long compute_capacity;
1466 };
1467
1468 /*
1469  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1470  */
1471 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1472 {
1473         int cpu;
1474
1475         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1476         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1477                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1478
1479                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1480                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1481         }
1482
1483 }
1484
1485 struct task_numa_env {
1486         struct task_struct *p;
1487
1488         int src_cpu, src_nid;
1489         int dst_cpu, dst_nid;
1490
1491         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1492
1493         int imbalance_pct;
1494         int dist;
1495
1496         struct task_struct *best_task;
1497         long best_imp;
1498         int best_cpu;
1499 };
1500
1501 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1502                              struct task_struct *p, long imp)
1503 {
1504         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1505
1506         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1507         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1508                 return;
1509
1510         /*
1511          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1512          * found a better CPU to move/swap.
1513          */
1514         if (env->best_cpu != -1) {
1515                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1516                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1517         }
1518
1519         if (env->best_task)
1520                 put_task_struct(env->best_task);
1521         if (p)
1522                 get_task_struct(p);
1523
1524         env->best_task = p;
1525         env->best_imp = imp;
1526         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1527 }
1528
1529 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1530                                 struct task_numa_env *env)
1531 {
1532         long imb, old_imb;
1533         long orig_src_load, orig_dst_load;
1534         long src_capacity, dst_capacity;
1535
1536         /*
1537          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1538          *
1539          * src_load        dst_load
1540          * ------------ vs ---------
1541          * src_capacity    dst_capacity
1542          */
1543         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1544         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1545
1546         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1547
1548         orig_src_load = env->src_stats.load;
1549         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1550
1551         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1552
1553         /* Would this change make things worse? */
1554         return (imb > old_imb);
1555 }
1556
1557 /*
1558  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1559  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1560  * Used to deter task migration.
1561  */
1562 #define SMALLIMP        30
1563
1564 /*
1565  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1566  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1567  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1568  * be exchanged with the source task
1569  */
1570 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1571                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1572 {
1573         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1574         struct task_struct *cur;
1575         long src_load, dst_load;
1576         long load;
1577         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1578         long moveimp = imp;
1579         int dist = env->dist;
1580
1581         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1582                 return;
1583
1584         rcu_read_lock();
1585         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1586         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1587                 cur = NULL;
1588
1589         /*
1590          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1591          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1592          */
1593         if (cur == env->p)
1594                 goto unlock;
1595
1596         if (!cur) {
1597                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1598                         goto assign;
1599                 else
1600                         goto unlock;
1601         }
1602
1603         /*
1604          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1605          * source and destination node. Calculate the total differential for
1606          * the source task and potential destination task. The more negative
1607          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1608          * be incurred if the tasks were swapped.
1609          */
1610         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1611         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1612                 goto unlock;
1613
1614         /*
1615          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1616          * in any group then look only at task weights.
1617          */
1618         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1619                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1620                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1621                 /*
1622                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1623                  * tasks within a group over tiny differences.
1624                  */
1625                 if (cur->numa_group)
1626                         imp -= imp / 16;
1627         } else {
1628                 /*
1629                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1630                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1631                  */
1632                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1633                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1634                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1635                 else
1636                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1637                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1638         }
1639
1640         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1641                 imp = moveimp;
1642                 cur = NULL;
1643                 goto assign;
1644         }
1645
1646         /*
1647          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1648          * task migration might only result in ping pong
1649          * of tasks and also hurt performance due to cache
1650          * misses.
1651          */
1652         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1653                 goto unlock;
1654
1655         /*
1656          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1657          */
1658         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1659         if (!load)
1660                 goto assign;
1661
1662         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1663         src_load = env->src_stats.load - load;
1664
1665         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1666                 goto unlock;
1667
1668 assign:
1669         /*
1670          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1671          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1672          */
1673         if (!cur) {
1674                 /*
1675                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1676                  * can be used from IRQ context.
1677                  */
1678                 local_irq_disable();
1679                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1680                                                    env->dst_cpu);
1681                 local_irq_enable();
1682         }
1683
1684         task_numa_assign(env, cur, imp);
1685 unlock:
1686         rcu_read_unlock();
1687 }
1688
1689 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1690                                 long taskimp, long groupimp)
1691 {
1692         long src_load, dst_load, load;
1693         bool maymove = false;
1694         int cpu;
1695
1696         load = task_h_load(env->p);
1697         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1698         src_load = env->src_stats.load - load;
1699
1700         /*
1701          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1702          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1703          */
1704         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1705
1706         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1707                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1708                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1709                         continue;
1710
1711                 env->dst_cpu = cpu;
1712                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1713         }
1714 }
1715
1716 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1717 {
1718         struct task_numa_env env = {
1719                 .p = p,
1720
1721                 .src_cpu = task_cpu(p),
1722                 .src_nid = task_node(p),
1723
1724                 .imbalance_pct = 112,
1725
1726                 .best_task = NULL,
1727                 .best_imp = 0,
1728                 .best_cpu = -1,
1729         };
1730         struct sched_domain *sd;
1731         struct rq *best_rq;
1732         unsigned long taskweight, groupweight;
1733         int nid, ret, dist;
1734         long taskimp, groupimp;
1735
1736         /*
1737          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1738          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1739          *
1740          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1741          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1742          * to satisfy here.
1743          */
1744         rcu_read_lock();
1745         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1746         if (sd)
1747                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1748         rcu_read_unlock();
1749
1750         /*
1751          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1752          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1753          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1754          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1755          */
1756         if (unlikely(!sd)) {
1757                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1758                 return -EINVAL;
1759         }
1760
1761         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1762         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1763         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1764         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1765         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1766         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1767         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1768         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1769
1770         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1771         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1772
1773         /*
1774          * Look at other nodes in these cases:
1775          * - there is no space available on the preferred_nid
1776          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1777          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1778          *   we need to check other locations.
1779          */
1780         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1781                 for_each_online_node(nid) {
1782                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1783                                 continue;
1784
1785                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1786                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1787                                                 dist != env.dist) {
1788                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1789                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1790                         }
1791
1792                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1793                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1794                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1795                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1796                                 continue;
1797
1798                         env.dist = dist;
1799                         env.dst_nid = nid;
1800                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1801                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1802                 }
1803         }
1804
1805         /*
1806          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1807          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1808          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1809          * settle down.
1810          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1811          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1812          */
1813         if (p->numa_group) {
1814                 if (env.best_cpu == -1)
1815                         nid = env.src_nid;
1816                 else
1817                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1818
1819                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1820                         sched_setnuma(p, nid);
1821         }
1822
1823         /* No better CPU than the current one was found. */
1824         if (env.best_cpu == -1)
1825                 return -EAGAIN;
1826
1827         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1828         if (env.best_task == NULL) {
1829                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1830                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1831                 if (ret != 0)
1832                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1833                 return ret;
1834         }
1835
1836         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1837         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1838
1839         if (ret != 0)
1840                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1841         put_task_struct(env.best_task);
1842         return ret;
1843 }
1844
1845 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1846 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1847 {
1848         unsigned long interval = HZ;
1849
1850         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1851         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1852                 return;
1853
1854         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1855         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1856         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1857
1858         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1859         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1860                 return;
1861
1862         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1863         task_numa_migrate(p);
1864 }
1865
1866 /*
1867  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1868  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1869  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1870  * located.
1871  */
1872 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1873 {
1874         unsigned long faults, max_faults = 0;
1875         int nid, active_nodes = 0;
1876
1877         for_each_online_node(nid) {
1878                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1879                 if (faults > max_faults)
1880                         max_faults = faults;
1881         }
1882
1883         for_each_online_node(nid) {
1884                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1885                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1886                         active_nodes++;
1887         }
1888
1889         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1890         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1891 }
1892
1893 /*
1894  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1895  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1896  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1897  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1898  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1899  */
1900 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1901 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1902
1903 /*
1904  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1905  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1906  * the page accesses are shared with other processes.
1907  * Otherwise, decrease the scan period.
1908  */
1909 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1910                         unsigned long shared, unsigned long private)
1911 {
1912         unsigned int period_slot;
1913         int lr_ratio, ps_ratio;
1914         int diff;
1915
1916         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1917         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1918
1919         /*
1920          * If there were no record hinting faults then either the task is
1921          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1922          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1923          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1924          * node is overloaded. In either case, scan slower
1925          */
1926         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1927                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1928                         p->numa_scan_period << 1);
1929
1930                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1931                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1932
1933                 return;
1934         }
1935
1936         /*
1937          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1938          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1939          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1940          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1941          */
1942         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1943         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1944         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1945
1946         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1947                 /*
1948                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1949                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1950                  */
1951                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1952                 if (!slot)
1953                         slot = 1;
1954                 diff = slot * period_slot;
1955         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1956                 /*
1957                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1958                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1959                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1960                  */
1961                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1962                 if (!slot)
1963                         slot = 1;
1964                 diff = slot * period_slot;
1965         } else {
1966                 /*
1967                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1968                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1969                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1970                  */
1971                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1972                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1973         }
1974
1975         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1976                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1977         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1978 }
1979
1980 /*
1981  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1982  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1983  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1984  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1985  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1986  */
1987 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1988 {
1989         u64 runtime, delta, now;
1990         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1991         now = p->se.exec_start;
1992         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1993
1994         if (p->last_task_numa_placement) {
1995                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1996                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1997         } else {
1998                 delta = p->se.avg.load_sum;
1999                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2000         }
2001
2002         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2003         p->last_task_numa_placement = now;
2004
2005         return delta;
2006 }
2007
2008 /*
2009  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2010  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2011  * otherwise workloads might not converge.
2012  */
2013 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2014 {
2015         nodemask_t nodes;
2016         int dist;
2017
2018         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2019         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2020                 return nid;
2021
2022         /*
2023          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2024          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2025          * both the node itself, and on nearby nodes.
2026          */
2027         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2028                 unsigned long score, max_score = 0;
2029                 int node, max_node = nid;
2030
2031                 dist = sched_max_numa_distance;
2032
2033                 for_each_online_node(node) {
2034                         score = group_weight(p, node, dist);
2035                         if (score > max_score) {
2036                                 max_score = score;
2037                                 max_node = node;
2038                         }
2039                 }
2040                 return max_node;
2041         }
2042
2043         /*
2044          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2045          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2046          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2047          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2048          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2049          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2050          * keep the complexity of the search down.
2051          */
2052         nodes = node_online_map;
2053         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2054                 unsigned long max_faults = 0;
2055                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2056                 int a, b;
2057
2058                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2059                 if (!find_numa_distance(dist))
2060                         continue;
2061
2062                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2063                         unsigned long faults = 0;
2064                         nodemask_t this_group;
2065                         nodes_clear(this_group);
2066
2067                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2068                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2069                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2070                                         faults += group_faults(p, b);
2071                                         node_set(b, this_group);
2072                                         node_clear(b, nodes);
2073                                 }
2074                         }
2075
2076                         /* Remember the top group. */
2077                         if (faults > max_faults) {
2078                                 max_faults = faults;
2079                                 max_group = this_group;
2080                                 /*
2081                                  * subtle: at the smallest distance there is
2082                                  * just one node left in each "group", the
2083                                  * winner is the preferred nid.
2084                                  */
2085                                 nid = a;
2086                         }
2087                 }
2088                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2089                 if (!max_faults)
2090                         break;
2091                 nodes = max_group;
2092         }
2093         return nid;
2094 }
2095
2096 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2097 {
2098         int seq, nid, max_nid = -1;
2099         unsigned long max_faults = 0;
2100         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2101         unsigned long total_faults;
2102         u64 runtime, period;
2103         spinlock_t *group_lock = NULL;
2104
2105         /*
2106          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2107          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2108          * that the field is read in a single access:
2109          */
2110         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2111         if (p->numa_scan_seq == seq)
2112                 return;
2113         p->numa_scan_seq = seq;
2114         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2115
2116         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2117                        p->numa_faults_locality[1];
2118         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2119
2120         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2121         if (p->numa_group) {
2122                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2123                 spin_lock_irq(group_lock);
2124         }
2125
2126         /* Find the node with the highest number of faults */
2127         for_each_online_node(nid) {
2128                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2129                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2130                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2131                 int priv;
2132
2133                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2134                         long diff, f_diff, f_weight;
2135
2136                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2137                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2138                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2139                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2140
2141                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2142                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2143                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2144                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2145
2146                         /*
2147                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2148                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2149                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2150                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2151                          * faults are less important.
2152                          */
2153                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2154                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2155                                    (total_faults + 1);
2156                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2157                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2158
2159                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2160                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2161                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2162                         p->total_numa_faults += diff;
2163                         if (p->numa_group) {
2164                                 /*
2165                                  * safe because we can only change our own group
2166                                  *
2167                                  * mem_idx represents the offset for a given
2168                                  * nid and priv in a specific region because it
2169                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2170                                  */
2171                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2172                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2173                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2174                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2175                         }
2176                 }
2177
2178                 if (!p->numa_group) {
2179                         if (faults > max_faults) {
2180                                 max_faults = faults;
2181                                 max_nid = nid;
2182                         }
2183                 } else if (group_faults > max_faults) {
2184                         max_faults = group_faults;
2185                         max_nid = nid;
2186                 }
2187         }
2188
2189         if (p->numa_group) {
2190                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2191                 spin_unlock_irq(group_lock);
2192                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2193         }
2194
2195         if (max_faults) {
2196                 /* Set the new preferred node */
2197                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2198                         sched_setnuma(p, max_nid);
2199         }
2200
2201         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2202 }
2203
2204 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2205 {
2206         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2207 }
2208
2209 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2210 {
2211         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2212                 kfree_rcu(grp, rcu);
2213 }
2214
2215 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2216                         int *priv)
2217 {
2218         struct numa_group *grp, *my_grp;
2219         struct task_struct *tsk;
2220         bool join = false;
2221         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2222         int i;
2223
2224         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2225                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2226                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2227
2228                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2229                 if (!grp)
2230                         return;
2231
2232                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2233                 grp->active_nodes = 1;
2234                 grp->max_faults_cpu = 0;
2235                 spin_lock_init(&grp->lock);
2236                 grp->gid = p->pid;
2237                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2238                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2239                                                 nr_node_ids;
2240
2241                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2242                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2243
2244                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2245
2246                 grp->nr_tasks++;
2247                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2248         }
2249
2250         rcu_read_lock();
2251         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2252
2253         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2254                 goto no_join;
2255
2256         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2257         if (!grp)
2258                 goto no_join;
2259
2260         my_grp = p->numa_group;
2261         if (grp == my_grp)
2262                 goto no_join;
2263
2264         /*
2265          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2266          * the other task will join us.
2267          */
2268         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2269                 goto no_join;
2270
2271         /*
2272          * Tie-break on the grp address.
2273          */
2274         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2275                 goto no_join;
2276
2277         /* Always join threads in the same process. */
2278         if (tsk->mm == current->mm)
2279                 join = true;
2280
2281         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2282         if (flags & TNF_SHARED)
2283                 join = true;
2284
2285         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2286         *priv = !join;
2287
2288         if (join && !get_numa_group(grp))
2289                 goto no_join;
2290
2291         rcu_read_unlock();
2292
2293         if (!join)
2294                 return;
2295
2296         BUG_ON(irqs_disabled());
2297         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2298
2299         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2300                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2301                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2302         }
2303         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2304         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2305
2306         my_grp->nr_tasks--;
2307         grp->nr_tasks++;
2308
2309         spin_unlock(&my_grp->lock);
2310         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2311
2312         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2313
2314         put_numa_group(my_grp);
2315         return;
2316
2317 no_join:
2318         rcu_read_unlock();
2319         return;
2320 }
2321
2322 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2323 {
2324         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2325         void *numa_faults = p->numa_faults;
2326         unsigned long flags;
2327         int i;
2328
2329         if (grp) {
2330                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2331                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2332                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2333                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2334
2335                 grp->nr_tasks--;
2336                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2337                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2338                 put_numa_group(grp);
2339         }
2340
2341         p->numa_faults = NULL;
2342         kfree(numa_faults);
2343 }
2344
2345 /*
2346  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2347  */
2348 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2349 {
2350         struct task_struct *p = current;
2351         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2352         int cpu_node = task_node(current);
2353         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2354         struct numa_group *ng;
2355         int priv;
2356
2357         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2358                 return;
2359
2360         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2361         if (!p->mm)
2362                 return;
2363
2364         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2365         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2366                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2367                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2368
2369                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2370                 if (!p->numa_faults)
2371                         return;
2372
2373                 p->total_numa_faults = 0;
2374                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2375         }
2376
2377         /*
2378          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2379          * to be private if the accessing pid has not changed
2380          */
2381         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2382                 priv = 1;
2383         } else {
2384                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2385                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2386                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2387         }
2388
2389         /*
2390          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2391          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2392          * actively using should be counted as local. This allows the
2393          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2394          */
2395         ng = p->numa_group;
2396         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2397                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2398                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2399                 local = 1;
2400
2401         /*
2402          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2403          * previously failed, or the scheduler moved us.
2404          */
2405         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2406                 task_numa_placement(p);
2407                 numa_migrate_preferred(p);
2408         }
2409
2410         if (migrated)
2411                 p->numa_pages_migrated += pages;
2412         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2413                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2414
2415         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2416         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2417         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2418 }
2419
2420 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2421 {
2422         /*
2423          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2424          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2425          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2426          * much of an issue though, since this is just used for
2427          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2428          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2429          */
2430         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2431         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2432 }
2433
2434 /*
2435  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2436  * Triggered from task_tick_numa().
2437  */
2438 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2439 {
2440         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2441         struct task_struct *p = current;
2442         struct mm_struct *mm = p->mm;
2443         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2444         struct vm_area_struct *vma;
2445         unsigned long start, end;
2446         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2447         long pages, virtpages;
2448
2449         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2450
2451         work->next = work; /* protect against double add */
2452         /*
2453          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2454          *
2455          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2456          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2457          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2458          * work.
2459          */
2460         if (p->flags & PF_EXITING)
2461                 return;
2462
2463         if (!mm->numa_next_scan) {
2464                 mm->numa_next_scan = now +
2465                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2466         }
2467
2468         /*
2469          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2470          */
2471         migrate = mm->numa_next_scan;
2472         if (time_before(now, migrate))
2473                 return;
2474
2475         if (p->numa_scan_period == 0) {
2476                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2477                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2478         }
2479
2480         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2481         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2482                 return;
2483
2484         /*
2485          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2486          * the next time around.
2487          */
2488         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2489
2490         start = mm->numa_scan_offset;
2491         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2492         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2493         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2494         if (!pages)
2495                 return;
2496
2497
2498         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2499                 return;
2500         vma = find_vma(mm, start);
2501         if (!vma) {
2502                 reset_ptenuma_scan(p);
2503                 start = 0;
2504                 vma = mm->mmap;
2505         }
2506         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2507                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2508                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2509                         continue;
2510                 }
2511
2512                 /*
2513                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2514                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2515                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2516                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2517                  */
2518                 if (!vma->vm_mm ||
2519                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2520                         continue;
2521
2522                 /*
2523                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2524                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2525                  */
2526                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2527                         continue;
2528
2529                 do {
2530                         start = max(start, vma->vm_start);
2531                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2532                         end = min(end, vma->vm_end);
2533                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2534
2535                         /*
2536                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2537                          * hpages that have at least one present PTE that
2538                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2539                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2540                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2541                          * areas faster.
2542                          */
2543                         if (nr_pte_updates)
2544                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2545                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2546
2547                         start = end;
2548                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2549                                 goto out;
2550
2551                         cond_resched();
2552                 } while (end != vma->vm_end);
2553         }
2554
2555 out:
2556         /*
2557          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2558          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2559          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2560          * scanner to the start so check it now.
2561          */
2562         if (vma)
2563                 mm->numa_scan_offset = start;
2564         else
2565                 reset_ptenuma_scan(p);
2566         up_read(&mm->mmap_sem);
2567
2568         /*
2569          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2570          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2571          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2572          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2573          */
2574         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2575                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2576                 p->node_stamp += 32 * diff;
2577         }
2578 }
2579
2580 /*
2581  * Drive the periodic memory faults..
2582  */
2583 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2584 {
2585         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2586         u64 period, now;
2587
2588         /*
2589          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2590          */
2591         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2592                 return;
2593
2594         /*
2595          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2596          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2597          * task needs to have done some actual work before we bother with
2598          * NUMA placement.
2599          */
2600         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2601         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2602
2603         if (now > curr->node_stamp + period) {
2604                 if (!curr->node_stamp)
2605                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2606                 curr->node_stamp += period;
2607
2608                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2609                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2610                         task_work_add(curr, work, true);
2611                 }
2612         }
2613 }
2614
2615 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2616 {
2617         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2618         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2619
2620         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2621                 return;
2622
2623         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2624                 return;
2625
2626         if (src_nid == dst_nid)
2627                 return;
2628
2629         /*
2630          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2631          * has completed. This is most likely due to a new task that
2632          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2633          */
2634         if (p->numa_scan_seq) {
2635                 /*
2636                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2637                  * node or if the task was not previously running on
2638                  * the preferred node.
2639                  */
2640                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2641                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2642                         return;
2643         }
2644
2645         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2646 }
2647
2648 #else
2649 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2650 {
2651 }
2652
2653 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2654 {
2655 }
2656
2657 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2658 {
2659 }
2660
2661 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2662 {
2663 }
2664
2665 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2666
2667 static void
2668 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2669 {
2670         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2671         if (!parent_entity(se))
2672                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2673 #ifdef CONFIG_SMP
2674         if (entity_is_task(se)) {
2675                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2676
2677                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2678                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2679         }
2680 #endif
2681         cfs_rq->nr_running++;
2682 }
2683
2684 static void
2685 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2686 {
2687         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2688         if (!parent_entity(se))
2689                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2690 #ifdef CONFIG_SMP
2691         if (entity_is_task(se)) {
2692                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2693                 list_del_init(&se->group_node);
2694         }
2695 #endif
2696         cfs_rq->nr_running--;
2697 }
2698
2699 /*
2700  * Signed add and clamp on underflow.
2701  *
2702  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2703  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2704  * values.
2705  */
2706 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2707         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2708         typeof(_val) val = (_val);                              \
2709         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2710                                                                 \
2711         res = var + val;                                        \
2712                                                                 \
2713         if (val < 0 && res > var)                               \
2714                 res = 0;                                        \
2715                                                                 \
2716         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2717 } while (0)
2718
2719 /*
2720  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2721  *
2722  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2723  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2724  * values.
2725  */
2726 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2727         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2728         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2729         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2730         res = var - val;                                        \
2731         if (res > var)                                          \
2732                 res = 0;                                        \
2733         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2734 } while (0)
2735
2736 /*
2737  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2738  *
2739  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2740  * and is thus optimized for local variable updates.
2741  */
2742 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2743         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2744         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2745 } while (0)
2746
2747 #ifdef CONFIG_SMP
2748 static inline void
2749 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2750 {
2751         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2752
2753         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2754         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2755 }
2756
2757 static inline void
2758 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2759 {
2760         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2761
2762         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2763         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2764                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2765 }
2766
2767 static inline void
2768 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2769 {
2770         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2771         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2772 }
2773
2774 static inline void
2775 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2776 {
2777         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2778         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2779 }
2780 #else
2781 static inline void
2782 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2783 static inline void
2784 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2785 static inline void
2786 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2787 static inline void
2788 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2789 #endif
2790
2791 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2792                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2793 {
2794         if (se->on_rq) {
2795                 /* commit outstanding execution time */
2796                 if (cfs_rq->curr == se)
2797                         update_curr(cfs_rq);
2798                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2799                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2800         }
2801         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2802
2803         se->runnable_weight = runnable;
2804         update_load_set(&se->load, weight);
2805
2806 #ifdef CONFIG_SMP
2807         do {
2808                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2809
2810                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2811                 se->avg.runnable_load_avg =
2812                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2813         } while (0);
2814 #endif
2815
2816         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2817         if (se->on_rq) {
2818                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2819                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2820         }
2821 }
2822
2823 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2824 {
2825         struct sched_entity *se = &p->se;
2826         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2827         struct load_weight *load = &se->load;
2828         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2829
2830         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2831         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2832 }
2833
2834 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2835 #ifdef CONFIG_SMP
2836 /*
2837  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2838  * global sum we all love to hate.
2839  *
2840  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2841  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2842  *
2843  *                     tg->weight * grq->load.weight
2844  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2845  *                        \Sum grq->load.weight
2846  *
2847  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2848  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2849  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2850  *
2851  * So instead of the above, we substitute:
2852  *
2853  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2854  *
2855  * which yields the following:
2856  *
2857  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2858  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2859  *                              tg->load_avg
2860  *
2861  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2862  *
2863  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2864  *
2865  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2866  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2867  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2868  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2869  * yielding bad latency etc..
2870  *
2871  * Now, in that special case (1) reduces to:
2872  *
2873  *                     tg->weight * grq->load.weight
2874  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2875  *                          grp->load.weight
2876  *
2877  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2878  *
2879  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2880  * UP case, like:
2881  *
2882  *   ge->load.weight =
2883  *
2884  *              tg->weight * grq->load.weight
2885  *     ---------------------------------------------------         (5)
2886  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2887  *
2888  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2889  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2890  *
2891  *
2892  *                     tg->weight * grq->load.weight
2893  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2894  *                              tg_load_avg'
2895  *
2896  * Where:
2897  *
2898  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2899  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2900  *
2901  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2902  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2903  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2904  *
2905  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2906  *
2907  * hence icky!
2908  */
2909 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2910 {
2911         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2912         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2913
2914         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2915
2916         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2917
2918         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2919
2920         /* Ensure tg_weight >= load */
2921         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2922         tg_weight += load;
2923
2924         shares = (tg_shares * load);
2925         if (tg_weight)
2926                 shares /= tg_weight;
2927
2928         /*
2929          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2930          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2931          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2932          * the group on a CPU.
2933          *
2934          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2935          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2936          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2937          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2938          * instead of 0.
2939          */
2940         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2941 }
2942
2943 /*
2944  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2945  * the group entity weight calculated above.
2946  *
2947  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2948  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2949  * does not represent the runnable weight.
2950  *
2951  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2952  * runqueue:
2953  *
2954  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2955  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2956  *                                               grq->avg.load_avg
2957  *
2958  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2959  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2960  *
2961  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2962  *
2963  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2964  *              -----------------------------------------------------   (8)
2965  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2966  *
2967  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2968  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2969  */
2970 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2971 {
2972         long runnable, load_avg;
2973
2974         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2975                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2976
2977         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2978                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2979
2980         runnable *= shares;
2981         if (load_avg)
2982                 runnable /= load_avg;
2983
2984         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2985 }
2986 #endif /* CONFIG_SMP */
2987
2988 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2989
2990 /*
2991  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
2992  * runqueue.
2993  */
2994 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
2995 {
2996         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2997         long shares, runnable;
2998
2999         if (!gcfs_rq)
3000                 return;
3001
3002         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3003                 return;
3004
3005 #ifndef CONFIG_SMP
3006         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3007
3008         if (likely(se->load.weight == shares))
3009                 return;
3010 #else
3011         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3012         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3013 #endif
3014
3015         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3016 }
3017
3018 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3019 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3020 {
3021 }
3022 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3023
3024 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3025 {
3026         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3027
3028         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3029                 /*
3030                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3031                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3032                  * a real problem.
3033                  *
3034                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3035                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3036                  * number include things like RT tasks.
3037                  *
3038                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3039                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3040                  *
3041                  * See cpu_util().
3042                  */
3043                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3044         }
3045 }
3046
3047 #ifdef CONFIG_SMP
3048 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3049 /**
3050  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3051  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3052  * @force: update regardless of how small the difference
3053  *
3054  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3055  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3056  * considerations.
3057  *
3058  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3059  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3060  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3061  *
3062  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3063  */
3064 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3065 {
3066         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3067
3068         /*
3069          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3070          */
3071         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3072                 return;
3073
3074         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3075                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3076                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3077         }
3078 }
3079
3080 /*
3081  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3082  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3083  * including the state of rq->lock, should be made.
3084  */
3085 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3086                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3087 {
3088         u64 p_last_update_time;
3089         u64 n_last_update_time;
3090
3091         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3092                 return;
3093
3094         /*
3095          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3096          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3097          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3098          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3099          * the wakee more load sounds not bad.
3100          */
3101         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3102                 return;
3103
3104 #ifndef CONFIG_64BIT
3105         {
3106                 u64 p_last_update_time_copy;
3107                 u64 n_last_update_time_copy;
3108
3109                 do {
3110                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3111                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3112
3113                         smp_rmb();
3114
3115                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3116                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3117
3118                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3119                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3120         }
3121 #else
3122         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3123         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3124 #endif
3125         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3126         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3127 }
3128
3129
3130 /*
3131  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3132  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3133  * that for each group:
3134  *
3135  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3136  *
3137  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3138  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3139  *
3140  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3141  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3142  * their PELT windows aligned).
3143  *
3144  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3145  *
3146  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3147  *
3148  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3149  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3150  *
3151  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3152  *
3153  * And per (1) we have:
3154  *
3155  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3156  *
3157  * Which gives:
3158  *
3159  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3160  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3161  *                               grq->load.weight
3162  *
3163  * Except that is wrong!
3164  *
3165  * Because while for entities historical weight is not important and we
3166  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3167  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3168  *
3169  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3170  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3171  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3172  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3173  *
3174  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3175  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3176  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3177  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3178  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3179  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3180  *
3181  * So we'll have to approximate.. :/
3182  *
3183  * Given the constraint:
3184  *
3185  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3186  *
3187  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3188  * overlap.
3189  *
3190  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3191  *
3192  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3193  *
3194  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3195  *
3196  */
3197
3198 static inline void
3199 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3200 {
3201         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3202
3203         /* Nothing to update */
3204         if (!delta)
3205                 return;
3206
3207         /*
3208          * The relation between sum and avg is:
3209          *
3210          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3211          *
3212          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3213          */
3214
3215         /* Set new sched_entity's utilization */
3216         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3217         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3218
3219         /* Update parent cfs_rq utilization */
3220         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3221         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3222 }
3223
3224 static inline void
3225 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3226 {
3227         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3228         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3229         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3230         s64 delta_sum;
3231
3232         if (!runnable_sum)
3233                 return;
3234
3235         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3236
3237         if (runnable_sum >= 0) {
3238                 /*
3239                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3240                  * the CPU is saturated running == runnable.
3241                  */
3242                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3243                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3244         } else {
3245                 /*
3246                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3247                  * assuming all tasks are equally runnable.
3248                  */
3249                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3250                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3251                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3252                 }
3253
3254                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3255                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3256         }
3257
3258         /*
3259          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3260          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3261          * is not we rescale running_sum 1st
3262          */
3263         running_sum = se->avg.util_sum /
3264                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3265         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3266
3267         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3268         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3269
3270         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3271         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3272
3273         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3274         se->avg.load_avg = load_avg;
3275         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3276         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3277
3278         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3279         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3280         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3281         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3282
3283         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3284         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3285
3286         if (se->on_rq) {
3287                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3288                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3289         }
3290 }
3291
3292 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3293 {
3294         cfs_rq->propagate = 1;
3295         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3296 }
3297
3298 /* Update task and its cfs_rq load average */
3299 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3300 {
3301         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3302
3303         if (entity_is_task(se))
3304                 return 0;
3305
3306         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3307         if (!gcfs_rq->propagate)
3308                 return 0;
3309
3310         gcfs_rq->propagate = 0;
3311
3312         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3313
3314         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3315
3316         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3317         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3318
3319         return 1;
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3324  * group_entity:
3325  */
3326 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3327 {
3328         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3329
3330         /*
3331          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3332          * decay it:
3333          */
3334         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3335                 return false;
3336
3337         /*
3338          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3339          * the utilization of the sched_entity:
3340          */
3341         if (gcfs_rq->propagate)
3342                 return false;
3343
3344         /*
3345          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3346          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3347          * waste of time to try to decay it:
3348          */
3349         return true;
3350 }
3351
3352 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3353
3354 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3355
3356 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3357 {
3358         return 0;
3359 }
3360
3361 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3362
3363 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3364
3365 /**
3366  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3367  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3368  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3369  *
3370  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3371  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3372  * post_init_entity_util_avg().
3373  *
3374  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3375  *
3376  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3377  *
3378  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3379  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3380  */
3381 static inline int
3382 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3383 {
3384         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3385         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3386         int decayed = 0;
3387
3388         if (cfs_rq->removed.nr) {
3389                 unsigned long r;
3390                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3391
3392                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3393                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3394                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3395                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3396                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3397                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3398
3399                 r = removed_load;
3400                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3401                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3402
3403                 r = removed_util;
3404                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3405                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3406
3407                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3408
3409                 decayed = 1;
3410         }
3411
3412         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3413
3414 #ifndef CONFIG_64BIT
3415         smp_wmb();
3416         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3417 #endif
3418
3419         if (decayed)
3420                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3421
3422         return decayed;
3423 }
3424
3425 /**
3426  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3427  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3428  * @se: sched_entity to attach
3429  * @flags: migration hints
3430  *
3431  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3432  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3433  */
3434 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3435 {
3436         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3437
3438         /*
3439          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3440          * window because without that, really weird and wonderful things can
3441          * happen.
3442          *
3443          * XXX illustrate
3444          */
3445         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3446         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3447
3448         /*
3449          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3450          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3451          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3452          * _sum a little.
3453          */
3454         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3455
3456         se->avg.load_sum = divider;
3457         if (se_weight(se)) {
3458                 se->avg.load_sum =
3459                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3460         }
3461
3462         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3463
3464         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3465         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3466         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3467
3468         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3469
3470         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3471 }
3472
3473 /**
3474  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3475  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3476  * @se: sched_entity to detach
3477  *
3478  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3479  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3480  */
3481 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3482 {
3483         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3484         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3485         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3486
3487         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3488
3489         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3490 }
3491
3492 /*
3493  * Optional action to be done while updating the load average
3494  */
3495 #define UPDATE_TG       0x1
3496 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3497 #define DO_ATTACH       0x4
3498
3499 /* Update task and its cfs_rq load average */
3500 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3501 {
3502         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3503         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3504         int cpu = cpu_of(rq);
3505         int decayed;
3506
3507         /*
3508          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3509          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3510          */
3511         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3512                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3513
3514         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3515         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3516
3517         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3518
3519                 /*
3520                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3521                  * !last_update_time means we've passed through
3522                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3523                  *
3524                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3525                  */
3526                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3527                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3528
3529         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3530                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3531 }
3532
3533 #ifndef CONFIG_64BIT
3534 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3535 {
3536         u64 last_update_time_copy;
3537         u64 last_update_time;
3538
3539         do {
3540                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3541                 smp_rmb();
3542                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3543         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3544
3545         return last_update_time;
3546 }
3547 #else
3548 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3549 {
3550         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3551 }
3552 #endif
3553
3554 /*
3555  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3556  * the previous rq.
3557  */
3558 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3559 {
3560         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3561         u64 last_update_time;
3562
3563         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3564         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3565 }
3566
3567 /*
3568  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3569  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3570  */
3571 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3572 {
3573         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3574         unsigned long flags;
3575
3576         /*
3577          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3578          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3579          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3580          *
3581          * Similarly for groups, they will have passed through
3582          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3583          * calls this.
3584          */
3585
3586         sync_entity_load_avg(se);
3587
3588         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3589         ++cfs_rq->removed.nr;
3590         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3591         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3592         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3593         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3594 }
3595
3596 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3597 {
3598         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3599 }
3600
3601 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3602 {
3603         return cfs_rq->avg.load_avg;
3604 }
3605
3606 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3607
3608 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3609 {
3610         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3611 }
3612
3613 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3614 {
3615         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3616
3617         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3618 }
3619
3620 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3621 {
3622         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3623 }
3624
3625 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3626                                     struct task_struct *p)
3627 {
3628         unsigned int enqueued;
3629
3630         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3631                 return;
3632
3633         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3634         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3635         enqueued += _task_util_est(p);
3636         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3637 }
3638
3639 /*
3640  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3641  * based on the observation that:
3642  *
3643  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3644  *
3645  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3646  */
3647 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3648 {
3649         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3650 }
3651
3652 static void
3653 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3654 {
3655         long last_ewma_diff;
3656         struct util_est ue;
3657
3658         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3659                 return;
3660
3661         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3662         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3663         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3664         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3665
3666         /*
3667          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3668          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3669          */
3670         if (!task_sleep)
3671                 return;
3672
3673         /*
3674          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3675          * skip the util_est update.
3676          */
3677         ue = p->se.avg.util_est;
3678         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3679                 return;
3680
3681         /*
3682          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3683          * already ~1% close to its last activation value.
3684          */
3685         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3686         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3687         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3688                 return;
3689
3690         /*
3691          * Update Task's estimated utilization
3692          *
3693          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3694          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3695          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3696          * Weighted Moving Average (EWMA):
3697          *
3698          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3699          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3700          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3701          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3702          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3703          *
3704          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3705          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3706          */
3707         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3708         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3709         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3710         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3711 }
3712
3713 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3714 {
3715         return capacity * 1024 > task_util_est(p) * capacity_margin;
3716 }
3717
3718 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3719 {
3720         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3721                 return;
3722
3723         if (!p) {
3724                 rq->misfit_task_load = 0;
3725                 return;
3726         }
3727
3728         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3729                 rq->misfit_task_load = 0;
3730                 return;
3731         }
3732
3733         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3734 }
3735
3736 #else /* CONFIG_SMP */
3737
3738 #define UPDATE_TG       0x0
3739 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3740 #define DO_ATTACH       0x0
3741
3742 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3743 {
3744         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3745 }
3746
3747 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3748
3749 static inline void
3750 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3751 static inline void
3752 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3753
3754 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3755 {
3756         return 0;
3757 }
3758
3759 static inline void
3760 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3761
3762 static inline void
3763 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3764                  bool task_sleep) {}
3765 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3766
3767 #endif /* CONFIG_SMP */
3768
3769 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3770 {
3771 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3772         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3773
3774         if (d < 0)
3775                 d = -d;
3776
3777         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3778                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3779 #endif
3780 }
3781
3782 static void
3783 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3784 {
3785         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3786
3787         /*
3788          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3789          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3790          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3791          * stays open at the end.
3792          */
3793         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3794                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3795
3796         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3797         if (!initial) {
3798                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3799
3800                 /*
3801                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3802                  * for a gentler effect of sleepers:
3803                  */
3804                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3805                         thresh >>= 1;
3806
3807                 vruntime -= thresh;
3808         }
3809
3810         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3811         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3812 }
3813
3814 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3815
3816 static inline void check_schedstat_required(void)
3817 {
3818 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3819         if (schedstat_enabled())
3820                 return;
3821
3822         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3823         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3824                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3825                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3826                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3827                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3828                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3829                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3830                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3831                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3832         }
3833 #endif
3834 }
3835
3836
3837 /*
3838  * MIGRATION
3839  *
3840  *      dequeue
3841  *        update_curr()
3842  *          update_min_vruntime()
3843  *        vruntime -= min_vruntime
3844  *
3845  *      enqueue
3846  *        update_curr()
3847  *          update_min_vruntime()
3848  *        vruntime += min_vruntime
3849  *
3850  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3851  * min_vruntime are up-to-date.
3852  *
3853  * WAKEUP (remote)
3854  *
3855  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3856  *        vruntime -= min_vruntime
3857  *
3858  *      enqueue
3859  *        update_curr()
3860  *          update_min_vruntime()
3861  *        vruntime += min_vruntime
3862  *
3863  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3864  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3865  */
3866
3867 static void
3868 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3869 {
3870         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3871         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3872
3873         /*
3874          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3875          * update_curr().
3876          */
3877         if (renorm && curr)
3878                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3879
3880         update_curr(cfs_rq);
3881
3882         /*
3883          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3884          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3885          * placed in the past could significantly boost this task to the
3886          * fairness detriment of existing tasks.
3887          */
3888         if (renorm && !curr)
3889                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3890
3891         /*
3892          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3893          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3894          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3895          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3896          *     its group cfs_rq
3897          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3898          */
3899         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3900         update_cfs_group(se);
3901         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3902         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3903
3904         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3905                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3906
3907         check_schedstat_required();
3908         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3909         check_spread(cfs_rq, se);
3910         if (!curr)
3911                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3912         se->on_rq = 1;
3913
3914         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3915                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3916                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3917         }
3918 }
3919
3920 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3921 {
3922         for_each_sched_entity(se) {
3923                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3924                 if (cfs_rq->last != se)
3925                         break;
3926
3927                 cfs_rq->last = NULL;
3928         }
3929 }
3930
3931 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3932 {
3933         for_each_sched_entity(se) {
3934                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3935                 if (cfs_rq->next != se)
3936                         break;
3937
3938                 cfs_rq->next = NULL;
3939         }
3940 }
3941
3942 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3943 {
3944         for_each_sched_entity(se) {
3945                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3946                 if (cfs_rq->skip != se)
3947                         break;
3948
3949                 cfs_rq->skip = NULL;
3950         }
3951 }
3952
3953 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3954 {
3955         if (cfs_rq->last == se)
3956                 __clear_buddies_last(se);
3957
3958         if (cfs_rq->next == se)
3959                 __clear_buddies_next(se);
3960
3961         if (cfs_rq->skip == se)
3962                 __clear_buddies_skip(se);
3963 }
3964
3965 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3966
3967 static void
3968 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3969 {
3970         /*
3971          * Update run-time statistics of the 'current'.
3972          */
3973         update_curr(cfs_rq);
3974
3975         /*
3976          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3977          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3978          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3979          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3980          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3981          *     of its group cfs_rq.
3982          */
3983         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
3984         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3985
3986         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3987
3988         clear_buddies(cfs_rq, se);
3989
3990         if (se != cfs_rq->curr)
3991                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3992         se->on_rq = 0;
3993         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3994
3995         /*
3996          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3997          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3998          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3999          * can move min_vruntime forward still more.
4000          */
4001         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4002                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4003
4004         /* return excess runtime on last dequeue */
4005         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4006
4007         update_cfs_group(se);
4008
4009         /*
4010          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4011          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4012          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4013          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4014          */
4015         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4016                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4017 }
4018
4019 /*
4020  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4021  */
4022 static void
4023 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4024 {
4025         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4026         struct sched_entity *se;
4027         s64 delta;
4028
4029         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4030         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4031         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4032                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4033                 /*
4034                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4035                  * re-elected due to buddy favours.
4036                  */
4037                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4038                 return;
4039         }
4040
4041         /*
4042          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4043          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4044          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4045          */
4046         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4047                 return;
4048
4049         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4050         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4051
4052         if (delta < 0)
4053                 return;
4054
4055         if (delta > ideal_runtime)
4056                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4057 }
4058
4059 static void
4060 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4061 {
4062         /* 'current' is not kept within the tree. */
4063         if (se->on_rq) {
4064                 /*
4065                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4066                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4067                  * runqueue.
4068                  */
4069                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4070                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4071                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4072         }
4073
4074         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4075         cfs_rq->curr = se;
4076
4077         /*
4078          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4079          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4080          * when there are only lesser-weight tasks around):
4081          */
4082         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4083                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4084                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4085                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4086         }
4087
4088         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4089 }
4090
4091 static int
4092 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4093
4094 /*
4095  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4096  * 1) keep things fair between processes/task groups
4097  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4098  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4099  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4100  */
4101 static struct sched_entity *
4102 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4103 {
4104         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4105         struct sched_entity *se;
4106
4107         /*
4108          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4109          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4110          */
4111         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4112                 left = curr;
4113
4114         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4115
4116         /*
4117          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4118          * be done without getting too unfair.
4119          */
4120         if (cfs_rq->skip == se) {
4121                 struct sched_entity *second;
4122
4123                 if (se == curr) {
4124                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4125                 } else {
4126                         second = __pick_next_entity(se);
4127                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4128                                 second = curr;
4129                 }
4130
4131                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4132                         se = second;
4133         }
4134
4135         /*
4136          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4137          */
4138         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4139                 se = cfs_rq->last;
4140
4141         /*
4142          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4143          */
4144         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4145                 se = cfs_rq->next;
4146
4147         clear_buddies(cfs_rq, se);
4148
4149         return se;
4150 }
4151
4152 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4153
4154 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4155 {
4156         /*
4157          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4158          * was not called and update_curr() has to be done:
4159          */
4160         if (prev->on_rq)
4161                 update_curr(cfs_rq);
4162
4163         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4164         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4165
4166         check_spread(cfs_rq, prev);
4167
4168         if (prev->on_rq) {
4169                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4170                 /* Put 'current' back into the tree. */
4171                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4172                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4173                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4174         }
4175         cfs_rq->curr = NULL;
4176 }
4177
4178 static void
4179 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4180 {
4181         /*
4182          * Update run-time statistics of the 'current'.
4183          */
4184         update_curr(cfs_rq);
4185
4186         /*
4187          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4188          */
4189         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4190         update_cfs_group(curr);
4191
4192 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4193         /*
4194          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4195          * validating it and just reschedule.
4196          */
4197         if (queued) {
4198                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4199                 return;
4200         }
4201         /*
4202          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4203          */
4204         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4205                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4206                 return;
4207 #endif
4208
4209         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4210                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4211 }
4212
4213
4214 /**************************************************
4215  * CFS bandwidth control machinery
4216  */
4217
4218 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4219
4220 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4221 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4222
4223 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4224 {
4225         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4226 }
4227
4228 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4229 {
4230         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4231 }
4232
4233 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4234 {
4235         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4236 }
4237 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4238 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4239 {
4240         return true;
4241 }
4242
4243 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4244 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4245 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4246
4247 /*
4248  * default period for cfs group bandwidth.
4249  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4250  */
4251 static inline u64 default_cfs_period(void)
4252 {
4253         return 100000000ULL;
4254 }
4255
4256 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4257 {
4258         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4259 }
4260
4261 /*
4262  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4263  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4264  * additional synchronization around rq->lock.
4265  *
4266  * requires cfs_b->lock
4267  */
4268 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4269 {
4270         u64 now;
4271
4272         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4273                 return;
4274
4275         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4276         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4277         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4278         cfs_b->expires_seq++;
4279 }
4280
4281 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4282 {
4283         return &tg->cfs_bandwidth;
4284 }
4285
4286 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4287 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4288 {
4289         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4290                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4291
4292         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4293 }
4294
4295 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4296 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4297 {
4298         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4299         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4300         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4301         int expires_seq;
4302
4303         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4304         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4305
4306         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4307         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4308                 amount = min_amount;
4309         else {
4310                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4311
4312                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4313                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4314                         cfs_b->runtime -= amount;
4315                         cfs_b->idle = 0;
4316                 }
4317         }
4318         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4319         expires = cfs_b->runtime_expires;
4320         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4321
4322         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4323         /*
4324          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4325          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4326          * issued.
4327          */
4328         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4329                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4330                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4331         }
4332
4333         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4334 }
4335
4336 /*
4337  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4338  * fact that rq->clock snapshots this value.
4339  */
4340 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4341 {
4342         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4343
4344         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4345         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4346                 return;
4347
4348         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4349                 return;
4350
4351         /*
4352          * If the local deadline has passed we have to consider the
4353          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4354          * has not truly expired.
4355          *
4356          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4357          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4358          */
4359         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4360                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4361                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4362         } else {
4363                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4364                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4365         }
4366 }
4367
4368 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4369 {
4370         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4371         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4372         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4373
4374         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4375                 return;
4376
4377         /*
4378          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4379          * hierarchy can be throttled
4380          */
4381         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4382                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4383 }
4384
4385 static __always_inline
4386 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4387 {
4388         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4389                 return;
4390
4391         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4392 }
4393
4394 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4395 {
4396         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4397 }
4398
4399 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4400 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4401 {
4402         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4403 }
4404
4405 /*
4406  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4407  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4408  * load-balance operations.
4409  */
4410 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4411                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4412 {
4413         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4414
4415         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4416         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4417
4418         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4419                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4420 }
4421
4422 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4423 {
4424         struct rq *rq = data;
4425         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4426
4427         cfs_rq->throttle_count--;
4428         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4429                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4430                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4431                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4432         }
4433
4434         return 0;
4435 }
4436
4437 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4438 {
4439         struct rq *rq = data;
4440         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4441
4442         /* group is entering throttled state, stop time */
4443         if (!cfs_rq->throttle_count)
4444                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4445         cfs_rq->throttle_count++;
4446
4447         return 0;
4448 }
4449
4450 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4451 {
4452         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4453         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4454         struct sched_entity *se;
4455         long task_delta, dequeue = 1;
4456         bool empty;
4457
4458         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4459
4460         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4461         rcu_read_lock();
4462         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4463         rcu_read_unlock();
4464
4465         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4466         for_each_sched_entity(se) {
4467                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4468                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4469                 if (!se->on_rq)
4470                         break;
4471
4472                 if (dequeue)
4473                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4474                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4475
4476                 if (qcfs_rq->load.weight)
4477                         dequeue = 0;
4478         }
4479
4480         if (!se)
4481                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4482
4483         cfs_rq->throttled = 1;
4484         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4485         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4486         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4487
4488         /*
4489          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4490          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4491          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4492          */
4493         if (cfs_b->distribute_running)
4494                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4495         else
4496                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4497
4498         /*
4499          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4500          * timer is running.
4501          */
4502         if (empty)
4503                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4504
4505         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4506 }
4507
4508 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4509 {
4510         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4511         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4512         struct sched_entity *se;
4513         int enqueue = 1;
4514         long task_delta;
4515
4516         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4517
4518         cfs_rq->throttled = 0;
4519
4520         update_rq_clock(rq);
4521
4522         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4523         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4524         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4525         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4526
4527         /* update hierarchical throttle state */
4528         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4529
4530         if (!cfs_rq->load.weight)
4531                 return;
4532
4533         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4534         for_each_sched_entity(se) {
4535                 if (se->on_rq)
4536                         enqueue = 0;
4537
4538                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4539                 if (enqueue)
4540                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4541                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4542
4543                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4544                         break;
4545         }
4546
4547         if (!se)
4548                 add_nr_running(rq, task_delta);
4549
4550         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4551         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4552                 resched_curr(rq);
4553 }
4554
4555 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4556                 u64 remaining, u64 expires)
4557 {
4558         struct cfs_rq *cfs_rq;
4559         u64 runtime;
4560         u64 starting_runtime = remaining;
4561
4562         rcu_read_lock();
4563         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4564                                 throttled_list) {
4565                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4566                 struct rq_flags rf;
4567
4568                 rq_lock(rq, &rf);
4569                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4570                         goto next;
4571
4572                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4573                 if (runtime > remaining)
4574                         runtime = remaining;
4575                 remaining -= runtime;
4576
4577                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4578                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4579
4580                 /* we check whether we're throttled above */
4581                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4582                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4583
4584 next:
4585                 rq_unlock(rq, &rf);
4586
4587                 if (!remaining)
4588                         break;
4589         }
4590         rcu_read_unlock();
4591
4592         return starting_runtime - remaining;
4593 }
4594
4595 /*
4596  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4597  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4598  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4599  * used to track this state.
4600  */
4601 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4602 {
4603         u64 runtime, runtime_expires;
4604         int throttled;
4605
4606         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4607         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4608                 goto out_deactivate;
4609
4610         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4611         cfs_b->nr_periods += overrun;
4612
4613         /*
4614          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4615          * we're going inactive then everything else can be deferred
4616          */
4617         if (cfs_b->idle && !throttled)
4618                 goto out_deactivate;
4619
4620         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4621
4622         if (!throttled) {
4623                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4624                 cfs_b->idle = 1;
4625                 return 0;
4626         }
4627
4628         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4629         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4630
4631         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4632
4633         /*
4634          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4635          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4636          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4637          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4638          * only by limited amounts in that extreme case.
4639          */
4640         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4641                 runtime = cfs_b->runtime;
4642                 cfs_b->distribute_running = 1;
4643                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4644                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4645                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4646                                                  runtime_expires);
4647                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4648
4649                 cfs_b->distribute_running = 0;
4650                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4651
4652                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4653         }
4654
4655         /*
4656          * While we are ensured activity in the period following an
4657          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4658          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4659          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4660          */
4661         cfs_b->idle = 0;
4662
4663         return 0;
4664
4665 out_deactivate:
4666         return 1;
4667 }
4668
4669 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4670 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4671 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4672 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4673 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4674 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4675
4676 /*
4677  * Are we near the end of the current quota period?
4678  *
4679  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4680  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4681  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4682  */
4683 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4684 {
4685         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4686         u64 remaining;
4687
4688         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4689         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4690                 return 1;
4691
4692         /* is a quota refresh about to occur? */
4693         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4694         if (remaining < min_expire)
4695                 return 1;
4696
4697         return 0;
4698 }
4699
4700 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4701 {
4702         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4703
4704         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4705         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4706                 return;
4707
4708         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4709                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4710                         HRTIMER_MODE_REL);
4711 }
4712
4713 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4714 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4715 {
4716         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4717         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4718
4719         if (slack_runtime <= 0)
4720                 return;
4721
4722         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4723         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4724             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4725                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4726
4727                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4728                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4729                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4730                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4731         }
4732         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4733
4734         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4735         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4736 }
4737
4738 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4739 {
4740         if (!cfs_bandwidth_used())
4741                 return;
4742
4743         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4744                 return;
4745
4746         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4747 }
4748
4749 /*
4750  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4751  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4752  */
4753 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4754 {
4755         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4756         u64 expires;
4757
4758         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4759         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4760         if (cfs_b->distribute_running) {
4761                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4762                 return;
4763         }
4764
4765         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4766                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4767                 return;
4768         }
4769
4770         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4771                 runtime = cfs_b->runtime;
4772
4773         expires = cfs_b->runtime_expires;
4774         if (runtime)
4775                 cfs_b->distribute_running = 1;
4776
4777         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4778
4779         if (!runtime)
4780                 return;
4781
4782         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4783
4784         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4785         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4786                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4787         cfs_b->distribute_running = 0;
4788         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4789 }
4790
4791 /*
4792  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4793  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4794  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4795  */
4796 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4797 {
4798         if (!cfs_bandwidth_used())
4799                 return;
4800
4801         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4802         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4803                 return;
4804
4805         /* ensure the group is not already throttled */
4806         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4807                 return;
4808
4809         /* update runtime allocation */
4810         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4811         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4812                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4813 }
4814
4815 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4816 {
4817         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4818
4819         if (!cfs_bandwidth_used())
4820                 return;
4821
4822         if (!tg->parent)
4823                 return;
4824
4825         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4826         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4827
4828         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4829         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4830 }
4831
4832 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4833 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4834 {
4835         if (!cfs_bandwidth_used())
4836                 return false;
4837
4838         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4839                 return false;
4840
4841         /*
4842          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4843          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4844          */
4845         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4846                 return true;
4847
4848         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4849         return true;
4850 }
4851
4852 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4853 {
4854         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4855                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4856
4857         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4858
4859         return HRTIMER_NORESTART;
4860 }
4861
4862 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4863 {
4864         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4865                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4866         int overrun;
4867         int idle = 0;
4868
4869         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4870         for (;;) {
4871                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4872                 if (!overrun)
4873                         break;
4874
4875                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4876         }
4877         if (idle)
4878                 cfs_b->period_active = 0;
4879         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4880
4881         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4882 }
4883
4884 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4885 {
4886         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4887         cfs_b->runtime = 0;
4888         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4889         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4890
4891         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4892         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4893         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4894         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4895         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4896         cfs_b->distribute_running = 0;
4897 }
4898
4899 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4900 {
4901         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4902         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4903 }
4904
4905 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4906 {
4907         u64 overrun;
4908
4909         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4910
4911         if (cfs_b->period_active)
4912                 return;
4913
4914         cfs_b->period_active = 1;
4915         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4916         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4917         cfs_b->expires_seq++;
4918         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4919 }
4920
4921 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4922 {
4923         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4924         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4925                 return;
4926
4927         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4928         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4929 }
4930
4931 /*
4932  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4933  *
4934  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4935  * bits doesn't do much.
4936  */
4937
4938 /* cpu online calback */
4939 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4940 {
4941         struct task_group *tg;
4942
4943         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4944
4945         rcu_read_lock();
4946         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4947                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4948                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4949
4950                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4951                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4952                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4953         }
4954         rcu_read_unlock();
4955 }
4956
4957 /* cpu offline callback */
4958 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4959 {
4960         struct task_group *tg;
4961
4962         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4963
4964         rcu_read_lock();
4965         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4966                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4967
4968                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4969                         continue;
4970
4971                 /*
4972                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4973                  * there's some valid quota amount
4974                  */
4975                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4976                 /*
4977                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
4978                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4979                  */
4980                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4981
4982                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4983                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4984         }
4985         rcu_read_unlock();
4986 }
4987
4988 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4989 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4990 {
4991         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4992 }
4993
4994 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4995 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4996 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4997 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4998 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4999
5000 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5001 {
5002         return 0;
5003 }
5004
5005 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5006 {
5007         return 0;
5008 }
5009
5010 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5011                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5012 {
5013         return 0;
5014 }
5015
5016 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5017
5018 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5019 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5020 #endif
5021
5022 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5023 {
5024         return NULL;
5025 }
5026 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5027 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5028 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5029
5030 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5031
5032 /**************************************************
5033  * CFS operations on tasks:
5034  */
5035
5036 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5037 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5038 {
5039         struct sched_entity *se = &p->se;
5040         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5041
5042         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5043
5044         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5045                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5046                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5047                 s64 delta = slice - ran;
5048
5049                 if (delta < 0) {
5050                         if (rq->curr == p)
5051                                 resched_curr(rq);
5052                         return;
5053                 }
5054                 hrtick_start(rq, delta);
5055         }
5056 }
5057
5058 /*
5059  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5060  * current task is from our class and nr_running is low enough
5061  * to matter.
5062  */
5063 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5064 {
5065         struct task_struct *curr = rq->curr;
5066
5067         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5068                 return;
5069
5070         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5071                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5072 }
5073 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5074 static inline void
5075 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5076 {
5077 }
5078
5079 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5080 {
5081 }
5082 #endif
5083
5084 #ifdef CONFIG_SMP
5085 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5086 static unsigned long capacity_of(int cpu);
5087
5088 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5089 {
5090         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5091 }
5092
5093 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5094 {
5095         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu))
5096                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5097 }
5098 #else
5099 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5100 #endif
5101
5102 /*
5103  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5104  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5105  * then put the task into the rbtree:
5106  */
5107 static void
5108 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5109 {
5110         struct cfs_rq *cfs_rq;
5111         struct sched_entity *se = &p->se;
5112
5113         /*
5114          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5115          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5116          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5117          * estimated utilization, before we update schedutil.
5118          */
5119         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5120
5121         /*
5122          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5123          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5124          * passed.
5125          */
5126         if (p->in_iowait)
5127                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5128
5129         for_each_sched_entity(se) {
5130                 if (se->on_rq)
5131                         break;
5132                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5133                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5134
5135                 /*
5136                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5137                  *
5138                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5139                  * post the final h_nr_running increment below.
5140                  */
5141                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5142                         break;
5143                 cfs_rq->h_nr_running++;
5144
5145                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5146         }
5147
5148         for_each_sched_entity(se) {
5149                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5150                 cfs_rq->h_nr_running++;
5151
5152                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5153                         break;
5154
5155                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5156                 update_cfs_group(se);
5157         }
5158
5159         if (!se) {
5160                 add_nr_running(rq, 1);
5161                 /*
5162                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5163                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5164                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5165                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5166                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5167                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5168                  * overutilized flag detection.
5169                  *
5170                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5171                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5172                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5173                  * and the following generally works well enough in practice.
5174                  */
5175                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5176                         update_overutilized_status(rq);
5177
5178         }
5179
5180         hrtick_update(rq);
5181 }
5182
5183 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5184
5185 /*
5186  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5187  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5188  * update the fair scheduling stats:
5189  */
5190 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5191 {
5192         struct cfs_rq *cfs_rq;
5193         struct sched_entity *se = &p->se;
5194         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5195
5196         for_each_sched_entity(se) {
5197                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5198                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5199
5200                 /*
5201                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5202                  *
5203                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5204                  * post the final h_nr_running decrement below.
5205                 */
5206                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5207                         break;
5208                 cfs_rq->h_nr_running--;
5209
5210                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5211                 if (cfs_rq->load.weight) {
5212                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5213                         se = parent_entity(se);
5214                         /*
5215                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5216                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5217                          */
5218                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5219                                 set_next_buddy(se);
5220                         break;
5221                 }
5222                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5223         }
5224
5225         for_each_sched_entity(se) {
5226                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5227                 cfs_rq->h_nr_running--;
5228
5229                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5230                         break;
5231
5232                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5233                 update_cfs_group(se);
5234         }
5235
5236         if (!se)
5237                 sub_nr_running(rq, 1);
5238
5239         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5240         hrtick_update(rq);
5241 }
5242
5243 #ifdef CONFIG_SMP
5244
5245 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5246 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5247 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5248
5249 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5250 /*
5251  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5252  */
5253
5254 /*
5255  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5256  *
5257  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5258  *
5259  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5260  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5261  *
5262  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5263  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5264  *
5265  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5266  *
5267  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5268  *
5269  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5270  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5271  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5272  * fixed_power_int())
5273  *
5274  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5275  */
5276 #define DEGRADE_SHIFT           7
5277
5278 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5279 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5280         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5281         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5282         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5283         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5284         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5285 };
5286
5287 /*
5288  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5289  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5290  * adding any new load.
5291  */
5292 static unsigned long
5293 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5294 {
5295         int j = 0;
5296
5297         if (!missed_updates)
5298                 return load;
5299
5300         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5301                 return 0;
5302
5303         if (idx == 1)
5304                 return load >> missed_updates;
5305
5306         while (missed_updates) {
5307                 if (missed_updates % 2)
5308                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5309
5310                 missed_updates >>= 1;
5311                 j++;
5312         }
5313         return load;
5314 }
5315
5316 static struct {
5317         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5318         atomic_t nr_cpus;
5319         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5320         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5321         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5322 } nohz ____cacheline_aligned;
5323
5324 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5325
5326 /**
5327  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5328  * @this_rq: The rq to update statistics for
5329  * @this_load: The current load
5330  * @pending_updates: The number of missed updates
5331  *
5332  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5333  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5334  *
5335  * This function computes a decaying average:
5336  *
5337  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5338  *
5339  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5340  * the @pending_updates argument.
5341  *
5342  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5343  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5344  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5345  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5346  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5347  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5348  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5349  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5350  *
5351  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5352  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5353  *
5354  * For regular NOHZ, this reduces to:
5355  *
5356  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5357  *
5358  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5359  * term.
5360  */
5361 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5362                             unsigned long pending_updates)
5363 {
5364         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5365         int i, scale;
5366
5367         this_rq->nr_load_updates++;
5368
5369         /* Update our load: */
5370         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5371         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5372                 unsigned long old_load, new_load;
5373
5374                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5375
5376                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5377 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5378                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5379                 if (tickless_load) {
5380                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5381                         /*
5382                          * old_load can never be a negative value because a
5383                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5384                          * original tickless_load.
5385                          */
5386                         old_load += tickless_load;
5387                 }
5388 #endif
5389                 new_load = this_load;
5390                 /*
5391                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5392                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5393                  * example.
5394                  */
5395                 if (new_load > old_load)
5396                         new_load += scale - 1;
5397
5398                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5399         }
5400 }
5401
5402 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5403 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5404 {
5405         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5406 }
5407
5408 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5409 /*
5410  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5411  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5412  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5413  *
5414  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5415  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5416  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5417  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5418  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5419  *
5420  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5421  */
5422
5423 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5424                                  unsigned long curr_jiffies,
5425                                  unsigned long load)
5426 {
5427         unsigned long pending_updates;
5428
5429         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5430         if (pending_updates) {
5431                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5432                 /*
5433                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5434                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5435                  * its weighted load.
5436                  */
5437                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5438         }
5439 }
5440
5441 /*
5442  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5443  * idle balance.
5444  */
5445 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5446 {
5447         /*
5448          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5449          */
5450         if (weighted_cpuload(this_rq))
5451                 return;
5452
5453         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5454 }
5455
5456 /*
5457  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5458  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5459  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5460  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5461  */
5462 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5463 {
5464         struct rq *this_rq = this_rq();
5465
5466         /*
5467          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5468          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5469          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5470          */
5471         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5472 }
5473
5474 /*
5475  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5476  */
5477 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5478 {
5479         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5480         struct rq *this_rq = this_rq();
5481         unsigned long load;
5482         struct rq_flags rf;
5483
5484         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5485                 return;
5486
5487         load = weighted_cpuload(this_rq);
5488         rq_lock(this_rq, &rf);
5489         update_rq_clock(this_rq);
5490         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5491         rq_unlock(this_rq, &rf);
5492 }
5493 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5494 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5495                                         unsigned long curr_jiffies,
5496                                         unsigned long load) { }
5497 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5498
5499 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5500 {
5501 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5502         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5503         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5504 #endif
5505         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5506 }
5507
5508 /*
5509  * Called from scheduler_tick()
5510  */
5511 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5512 {
5513         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5514
5515         if (tick_nohz_tick_stopped())
5516                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5517         else
5518                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5519 }
5520
5521 /*
5522  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5523  * according to the scheduling class and "nice" value.
5524  *
5525  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5526  * balance conservatively.
5527  */
5528 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5529 {
5530         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5531         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5532
5533         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5534                 return total;
5535
5536         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5537 }
5538
5539 /*
5540  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5541  * according to the scheduling class and "nice" value.
5542  */
5543 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5544 {
5545         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5546         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5547
5548         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5549                 return total;
5550
5551         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5552 }
5553
5554 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5555 {
5556         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5557 }
5558
5559 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5560 {
5561         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5562 }
5563
5564 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5565 {
5566         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5567         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5568         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5569
5570         if (nr_running)
5571                 return load_avg / nr_running;
5572
5573         return 0;
5574 }
5575
5576 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5577 {
5578         /*
5579          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5580          * jiffy will not have built up many flips.
5581          */
5582         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5583                 current->wakee_flips >>= 1;
5584                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5585         }
5586
5587         if (current->last_wakee != p) {
5588                 current->last_wakee = p;
5589                 current->wakee_flips++;
5590         }
5591 }
5592
5593 /*
5594  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5595  *
5596  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5597  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5598  *
5599  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5600  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5601  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5602  *
5603  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5604  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5605  *
5606  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5607  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5608  * socket size.
5609  */
5610 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5611 {
5612         unsigned int master = current->wakee_flips;
5613         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5614         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5615
5616         if (master < slave)
5617                 swap(master, slave);
5618         if (slave < factor || master < slave * factor)
5619                 return 0;
5620         return 1;
5621 }
5622
5623 /*
5624  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5625  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5626  * CPU.
5627  *
5628  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5629  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5630  *
5631  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5632  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5633  *                        for the overloaded case.
5634  */
5635 static int
5636 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5637 {
5638         /*
5639          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5640          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5641          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5642          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5643          *
5644          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5645          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5646          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5647          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5648          * on one CPU.
5649          */
5650         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5651                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5652
5653         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5654                 return this_cpu;
5655
5656         return nr_cpumask_bits;
5657 }
5658
5659 static int
5660 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5661                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5662 {
5663         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5664         unsigned long task_load;
5665
5666         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5667
5668         if (sync) {
5669                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5670
5671                 if (current_load > this_eff_load)
5672                         return this_cpu;
5673
5674                 this_eff_load -= current_load;
5675         }
5676
5677         task_load = task_h_load(p);
5678
5679         this_eff_load += task_load;
5680         if (sched_feat(WA_BIAS))
5681                 this_eff_load *= 100;
5682         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5683
5684         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5685         prev_eff_load -= task_load;
5686         if (sched_feat(WA_BIAS))
5687                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5688         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5689
5690         /*
5691          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5692          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5693          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5694          * idle.
5695          */
5696         if (sync)
5697                 prev_eff_load += 1;
5698
5699         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5700 }
5701
5702 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5703                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5704 {
5705         int target = nr_cpumask_bits;
5706
5707         if (sched_feat(WA_IDLE))
5708                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5709
5710         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5711                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5712
5713         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5714         if (target == nr_cpumask_bits)
5715                 return prev_cpu;
5716
5717         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5718         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5719         return target;
5720 }
5721
5722 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5723
5724 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5725 {
5726         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5727 }
5728
5729 /*
5730  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5731  * domain.
5732  *
5733  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5734  */
5735 static struct sched_group *
5736 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5737                   int this_cpu, int sd_flag)
5738 {
5739         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5740         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5741         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5742         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5743         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5744         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5745         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5746         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5747         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5748                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5749
5750         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5751                 load_idx = sd->wake_idx;
5752
5753         do {
5754                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5755                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5756                 int local_group;
5757                 int i;
5758
5759                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5760                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5761                                         &p->cpus_allowed))
5762                         continue;
5763
5764                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5765                                                sched_group_span(group));
5766
5767                 /*
5768                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5769                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5770                  */
5771                 avg_load = 0;
5772                 runnable_load = 0;
5773                 max_spare_cap = 0;
5774
5775                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5776                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5777                         if (local_group)
5778                                 load = source_load(i, load_idx);
5779                         else
5780                                 load = target_load(i, load_idx);
5781
5782                         runnable_load += load;
5783
5784                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5785
5786                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5787
5788                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5789                                 max_spare_cap = spare_cap;
5790                 }
5791
5792                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5793                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5794                                         group->sgc->capacity;
5795                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5796                                         group->sgc->capacity;
5797
5798                 if (local_group) {
5799                         this_runnable_load = runnable_load;
5800                         this_avg_load = avg_load;
5801                         this_spare = max_spare_cap;
5802                 } else {
5803                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5804                                 /*
5805                                  * The runnable load is significantly smaller
5806                                  * so we can pick this new CPU:
5807                                  */
5808                                 min_runnable_load = runnable_load;
5809                                 min_avg_load = avg_load;
5810                                 idlest = group;
5811                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5812                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5813                                 /*
5814                                  * The runnable loads are close so take the
5815                                  * blocked load into account through avg_load:
5816                                  */
5817                                 min_avg_load = avg_load;
5818                                 idlest = group;
5819                         }
5820
5821                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5822                                 most_spare = max_spare_cap;
5823                                 most_spare_sg = group;
5824                         }
5825                 }
5826         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5827
5828         /*
5829          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5830          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5831          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5832          * so we allow for some task stuffing by using
5833          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5834          *
5835          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5836          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5837          * utilization.
5838          */
5839         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5840                 goto skip_spare;
5841
5842         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5843             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5844                 return NULL;
5845
5846         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5847                 return most_spare_sg;
5848
5849 skip_spare:
5850         if (!idlest)
5851                 return NULL;
5852
5853         /*
5854          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5855          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5856          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5857          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5858          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5859          * staying local.
5860          */
5861         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5862             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5863                 return NULL;
5864
5865         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5866                 return NULL;
5867
5868         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5869              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5870                 return NULL;
5871
5872         return idlest;
5873 }
5874
5875 /*
5876  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5877  */
5878 static int
5879 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5880 {
5881         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5882         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5883         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5884         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5885         int shallowest_idle_cpu = -1;
5886         int i;
5887
5888         /* Check if we have any choice: */
5889         if (group->group_weight == 1)
5890                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5891
5892         /* Traverse only the allowed CPUs */
5893         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5894                 if (available_idle_cpu(i)) {
5895                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5896                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5897                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5898                                 /*
5899                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5900                                  * has the smallest exit latency irrespective
5901                                  * of any idle timestamp.
5902                                  */
5903                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5904                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5905                                 shallowest_idle_cpu = i;
5906                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5907                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5908                                 /*
5909                                  * If equal or no active idle state, then
5910                                  * the most recently idled CPU might have
5911                                  * a warmer cache.
5912                                  */
5913                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5914                                 shallowest_idle_cpu = i;
5915                         }
5916                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5917                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5918                         if (load < min_load) {
5919                                 min_load = load;
5920                                 least_loaded_cpu = i;
5921                         }
5922                 }
5923         }
5924
5925         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5926 }
5927
5928 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5929                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5930 {
5931         int new_cpu = cpu;
5932
5933         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5934                 return prev_cpu;
5935
5936         /*
5937          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5938          * prev_cpu's last_update_time.
5939          */
5940         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5941                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5942
5943         while (sd) {
5944                 struct sched_group *group;
5945                 struct sched_domain *tmp;
5946                 int weight;
5947
5948                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5949                         sd = sd->child;
5950                         continue;
5951                 }
5952
5953                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5954                 if (!group) {
5955                         sd = sd->child;
5956                         continue;
5957                 }
5958
5959                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5960                 if (new_cpu == cpu) {
5961                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5962                         sd = sd->child;
5963                         continue;
5964                 }
5965
5966                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5967                 cpu = new_cpu;
5968                 weight = sd->span_weight;
5969                 sd = NULL;
5970                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5971                         if (weight <= tmp->span_weight)
5972                                 break;
5973                         if (tmp->flags & sd_flag)
5974                                 sd = tmp;
5975                 }
5976         }
5977
5978         return new_cpu;
5979 }
5980
5981 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5982 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5983 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5984
5985 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5986 {
5987         struct sched_domain_shared *sds;
5988
5989         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5990         if (sds)
5991                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5992 }
5993
5994 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5995 {
5996         struct sched_domain_shared *sds;
5997
5998         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5999         if (sds)
6000                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6001
6002         return def;
6003 }
6004
6005 /*
6006  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6007  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6008  *
6009  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6010  * state should be fairly cheap.
6011  */
6012 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6013 {
6014         int core = cpu_of(rq);
6015         int cpu;
6016
6017         rcu_read_lock();
6018         if (test_idle_cores(core, true))
6019                 goto unlock;
6020
6021         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6022                 if (cpu == core)
6023                         continue;
6024
6025                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6026                         goto unlock;
6027         }
6028
6029         set_idle_cores(core, 1);
6030 unlock:
6031         rcu_read_unlock();
6032 }
6033
6034 /*
6035  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6036  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6037  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6038  */
6039 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6040 {
6041         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6042         int core, cpu;
6043
6044         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6045                 return -1;
6046
6047         if (!test_idle_cores(target, false))
6048                 return -1;
6049
6050         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6051
6052         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6053                 bool idle = true;
6054
6055                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6056                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6057                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6058                                 idle = false;
6059                 }
6060
6061                 if (idle)
6062                         return core;
6063         }
6064
6065         /*
6066          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6067          */
6068         set_idle_cores(target, 0);
6069
6070         return -1;
6071 }
6072
6073 /*
6074  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6075  */
6076 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6077 {
6078         int cpu;
6079
6080         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6081                 return -1;
6082
6083         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6084                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6085                         continue;
6086                 if (available_idle_cpu(cpu))
6087                         return cpu;
6088         }
6089
6090         return -1;
6091 }
6092
6093 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6094
6095 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6096 {
6097         return -1;
6098 }
6099
6100 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6101 {
6102         return -1;
6103 }
6104
6105 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6106
6107 /*
6108  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6109  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6110  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6111  */
6112 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6113 {
6114         struct sched_domain *this_sd;
6115         u64 avg_cost, avg_idle;
6116         u64 time, cost;
6117         s64 delta;
6118         int cpu, nr = INT_MAX;
6119
6120         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6121         if (!this_sd)
6122                 return -1;
6123
6124         /*
6125          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6126          * particularly is sensitive here.
6127          */
6128         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6129         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6130
6131         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6132                 return -1;
6133
6134         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6135                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6136                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6137                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6138                 else
6139                         nr = 4;
6140         }
6141
6142         time = local_clock();
6143
6144         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6145                 if (!--nr)
6146                         return -1;
6147                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6148                         continue;
6149                 if (available_idle_cpu(cpu))
6150                         break;
6151         }
6152
6153         time = local_clock() - time;
6154         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6155         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6156         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6157
6158         return cpu;
6159 }
6160
6161 /*
6162  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6163  */
6164 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6165 {
6166         struct sched_domain *sd;
6167         int i, recent_used_cpu;
6168
6169         if (available_idle_cpu(target))
6170                 return target;
6171
6172         /*
6173          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6174          */
6175         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6176                 return prev;
6177
6178         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6179         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6180         if (recent_used_cpu != prev &&
6181             recent_used_cpu != target &&
6182             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6183             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6184             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6185                 /*
6186                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6187                  * candidate for the next wake:
6188                  */
6189                 p->recent_used_cpu = prev;
6190                 return recent_used_cpu;
6191         }
6192
6193         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6194         if (!sd)
6195                 return target;
6196
6197         i = select_idle_core(p, sd, target);
6198         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6199                 return i;
6200
6201         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6202         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6203                 return i;
6204
6205         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6206         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6207                 return i;
6208
6209         return target;
6210 }
6211
6212 /**
6213  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6214  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6215  *
6216  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6217  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6218  * (ie cpu_capacity).
6219  *
6220  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6221  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6222  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6223  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6224  * (arch_scale_freq_capacity()).
6225  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6226  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6227  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6228  *
6229  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6230  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6231  * currently RUNNABLE on that CPU.
6232  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6233  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6234  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6235  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6236  *
6237  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6238  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6239  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6240  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6241  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6242  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6243  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6244  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6245  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6246  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6247  *
6248  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6249  */
6250 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6251 {
6252         struct cfs_rq *cfs_rq;
6253         unsigned int util;
6254
6255         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6256         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6257
6258         if (sched_feat(UTIL_EST))
6259                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6260
6261         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6262 }
6263
6264 /*
6265  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6266  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6267  * @p: the task which utilization should be discounted
6268  *
6269  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6270  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6271  * execution on that CPU.
6272  *
6273  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6274  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6275  * contributing to the CPU utilization.
6276  */
6277 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6278 {
6279         struct cfs_rq *cfs_rq;
6280         unsigned int util;
6281
6282         /* Task has no contribution or is new */
6283         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6284                 return cpu_util(cpu);
6285
6286         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6287         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6288
6289         /* Discount task's util from CPU's util */
6290         lsub_positive(&util, task_util(p));
6291
6292         /*
6293          * Covered cases:
6294          *
6295          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6296          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6297          *    and thus we return:
6298          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6299          *
6300          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6301          *    IDLE, then:
6302          *      cpu_util >= task_util
6303          *      cpu_util > util_est (== 0)
6304          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6305          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6306          *
6307          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6308          *      util_est > cpu_util
6309          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6310          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6311          *    considering the expected utilization of tasks already
6312          *    runnable on that CPU.
6313          *
6314          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6315          * covered by the following code when estimated utilization is
6316          * enabled.
6317          */
6318         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6319                 unsigned int estimated =
6320                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6321
6322                 /*
6323                  * Despite the following checks we still have a small window
6324                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6325                  * races with LB's detach_task():
6326                  *
6327                  *   detach_task()
6328                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6329                  *     ---------------------------------- A
6330                  *     deactivate_task()                   \
6331                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6332                  *         util_est_dequeue()              /
6333                  *     ---------------------------------- B
6334                  *
6335                  * The additional check on "current == p" it's required to
6336                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6337                  * reducing the chances for the above race.
6338                  */
6339                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6340                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6341
6342                 util = max(util, estimated);
6343         }
6344
6345         /*
6346          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6347          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6348          * the cpu_util call.
6349          */
6350         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6351 }
6352
6353 /*
6354  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6355  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6356  *
6357  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6358  * BALANCE_WAKE sort things out.
6359  */
6360 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6361 {
6362         long min_cap, max_cap;
6363
6364         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6365                 return 0;
6366
6367         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6368         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6369
6370         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6371         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6372                 return 0;
6373
6374         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6375         sync_entity_load_avg(&p->se);
6376
6377         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6378 }
6379
6380 /*
6381  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6382  * to @dst_cpu.
6383  */
6384 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6385 {
6386         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6387         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6388
6389         /*
6390          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6391          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6392          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6393          * util_avg should already be correct.
6394          */
6395         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6396                 sub_positive(&util, task_util(p));
6397         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6398                 util += task_util(p);
6399
6400         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6401                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6402
6403                 /*
6404                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6405                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6406                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6407                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6408                  */
6409                 if (dst_cpu == cpu)
6410                         util_est += _task_util_est(p);
6411
6412                 util = max(util, util_est);
6413         }
6414
6415         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6416 }
6417
6418 /*
6419  * compute_energy(): Estimates the energy that would be consumed if @p was
6420  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6421  * landscape of the * CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6422  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6423  * task.
6424  */
6425 static long
6426 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6427 {
6428         long util, max_util, sum_util, energy = 0;
6429         int cpu;
6430
6431         for (; pd; pd = pd->next) {
6432                 max_util = sum_util = 0;
6433                 /*
6434                  * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by
6435                  * CPUs of another rd if they belong to the same performance
6436                  * domain. So, account for the utilization of these CPUs too
6437                  * by masking pd with cpu_online_mask instead of the rd span.
6438                  *
6439                  * If an entire performance domain is outside of the current rd,
6440                  * it will not appear in its pd list and will not be accounted
6441                  * by compute_energy().
6442                  */
6443                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask) {
6444                         util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6445                         util = schedutil_energy_util(cpu, util);
6446                         max_util = max(util, max_util);
6447                         sum_util += util;
6448                 }
6449
6450                 energy += em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6451         }
6452
6453         return energy;
6454 }
6455
6456 /*
6457  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6458  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6459  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6460  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6461  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6462  *
6463  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6464  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6465  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6466  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6467  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6468  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6469  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6470  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6471  * the best candidates of the performance domain.
6472  *
6473  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6474  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6475  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6476  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6477  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6478  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6479  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6480  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6481  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6482  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6483  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6484  *
6485  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6486  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6487  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6488  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6489  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6490  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6491  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6492  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6493  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6494  */
6495
6496 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6497 {
6498         unsigned long prev_energy = ULONG_MAX, best_energy = ULONG_MAX;
6499         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6500         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6501         struct perf_domain *head, *pd;
6502         unsigned long cpu_cap, util;
6503         struct sched_domain *sd;
6504
6505         rcu_read_lock();
6506         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6507         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6508                 goto fail;
6509         head = pd;
6510
6511         /*
6512          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6513          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6514          */
6515         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6516         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6517                 sd = sd->parent;
6518         if (!sd)
6519                 goto fail;
6520
6521         sync_entity_load_avg(&p->se);
6522         if (!task_util_est(p))
6523                 goto unlock;
6524
6525         for (; pd; pd = pd->next) {
6526                 unsigned long cur_energy, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6527                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6528
6529                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6530                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6531                                 continue;
6532
6533                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6534                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6535                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6536                         if (cpu_cap * 1024 < util * capacity_margin)
6537                                 continue;
6538
6539                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6540                         if (cpu == prev_cpu) {
6541                                 prev_energy = compute_energy(p, prev_cpu, head);
6542                                 best_energy = min(best_energy, prev_energy);
6543                                 continue;
6544                         }
6545
6546                         /*
6547                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6548                          * the performance domain
6549                          */
6550                         spare_cap = cpu_cap - util;
6551                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6552                                 max_spare_cap = spare_cap;
6553                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6554                         }
6555                 }
6556
6557                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6558                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6559                         cur_energy = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, head);
6560                         if (cur_energy < best_energy) {
6561                                 best_energy = cur_energy;
6562                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6563                         }
6564                 }
6565         }
6566 unlock:
6567         rcu_read_unlock();
6568
6569         /*
6570          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6571          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6572          */
6573         if (prev_energy == ULONG_MAX)
6574                 return best_energy_cpu;
6575
6576         if ((prev_energy - best_energy) > (prev_energy >> 4))
6577                 return best_energy_cpu;
6578
6579         return prev_cpu;
6580
6581 fail:
6582         rcu_read_unlock();
6583
6584         return -1;
6585 }
6586
6587 /*
6588  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6589  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6590  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6591  *
6592  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6593  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6594  *
6595  * Returns the target CPU number.
6596  *
6597  * preempt must be disabled.
6598  */
6599 static int
6600 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6601 {
6602         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6603         int cpu = smp_processor_id();
6604         int new_cpu = prev_cpu;
6605         int want_affine = 0;
6606         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6607
6608         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6609                 record_wakee(p);
6610
6611                 if (static_branch_unlikely(&sched_energy_present)) {
6612                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6613                         if (new_cpu >= 0)
6614                                 return new_cpu;
6615                         new_cpu = prev_cpu;
6616                 }
6617
6618                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6619                               cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6620         }
6621
6622         rcu_read_lock();
6623         for_each_domain(cpu, tmp) {
6624                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6625                         break;
6626
6627                 /*
6628                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6629                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6630                  */
6631                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6632                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6633                         if (cpu != prev_cpu)
6634                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6635
6636                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6637                         break;
6638                 }
6639
6640                 if (tmp->flags & sd_flag)
6641                         sd = tmp;
6642                 else if (!want_affine)
6643                         break;
6644         }
6645
6646         if (unlikely(sd)) {
6647                 /* Slow path */
6648                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6649         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6650                 /* Fast path */
6651
6652                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6653
6654                 if (want_affine)
6655                         current->recent_used_cpu = cpu;
6656         }
6657         rcu_read_unlock();
6658
6659         return new_cpu;
6660 }
6661
6662 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6663
6664 /*
6665  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6666  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6667  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6668  */
6669 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6670 {
6671         /*
6672          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6673          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6674          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6675          * the task on the new runqueue.
6676          */
6677         if (p->state == TASK_WAKING) {
6678                 struct sched_entity *se = &p->se;
6679                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6680                 u64 min_vruntime;
6681
6682 #ifndef CONFIG_64BIT
6683                 u64 min_vruntime_copy;
6684
6685                 do {
6686                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6687                         smp_rmb();
6688                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6689                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6690 #else
6691                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6692 #endif
6693
6694                 se->vruntime -= min_vruntime;
6695         }
6696
6697         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6698                 /*
6699                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6700                  * rq->lock and can modify state directly.
6701                  */
6702                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6703                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6704
6705         } else {
6706                 /*
6707                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6708                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6709                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6710                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6711                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6712                  * sounds not bad.
6713                  */
6714                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6715         }
6716
6717         /* Tell new CPU we are migrated */
6718         p->se.avg.last_update_time = 0;
6719
6720         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6721         p->se.exec_start = 0;
6722
6723         update_scan_period(p, new_cpu);
6724 }
6725
6726 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6727 {
6728         remove_entity_load_avg(&p->se);
6729 }
6730 #endif /* CONFIG_SMP */
6731
6732 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6733 {
6734         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6735
6736         /*
6737          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6738          * to virtual-time in his units.
6739          *
6740          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6741          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6742          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6743          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6744          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6745          *
6746          * This is especially important for buddies when the leftmost
6747          * task is higher priority than the buddy.
6748          */
6749         return calc_delta_fair(gran, se);
6750 }
6751
6752 /*
6753  * Should 'se' preempt 'curr'.
6754  *
6755  *             |s1
6756  *        |s2
6757  *   |s3
6758  *         g
6759  *      |<--->|c
6760  *
6761  *  w(c, s1) = -1
6762  *  w(c, s2) =  0
6763  *  w(c, s3) =  1
6764  *
6765  */
6766 static int
6767 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6768 {
6769         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6770
6771         if (vdiff <= 0)
6772                 return -1;
6773
6774         gran = wakeup_gran(se);
6775         if (vdiff > gran)
6776                 return 1;
6777
6778         return 0;
6779 }
6780
6781 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6782 {
6783         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6784                 return;
6785
6786         for_each_sched_entity(se) {
6787                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6788                         return;
6789                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6790         }
6791 }
6792
6793 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6794 {
6795         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6796                 return;
6797
6798         for_each_sched_entity(se) {
6799                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6800                         return;
6801                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6802         }
6803 }
6804
6805 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6806 {
6807         for_each_sched_entity(se)
6808                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6809 }
6810
6811 /*
6812  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6813  */
6814 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6815 {
6816         struct task_struct *curr = rq->curr;
6817         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6818         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6819         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6820         int next_buddy_marked = 0;
6821
6822         if (unlikely(se == pse))
6823                 return;
6824
6825         /*
6826          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6827          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6828          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6829          * next-buddy nomination below.
6830          */
6831         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6832                 return;
6833
6834         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6835                 set_next_buddy(pse);
6836                 next_buddy_marked = 1;
6837         }
6838
6839         /*
6840          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6841          * wake up path.
6842          *
6843          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6844          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6845          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6846          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6847          * below.
6848          */
6849         if (test_tsk_need_resched(curr))
6850                 return;
6851
6852         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6853         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6854             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6855                 goto preempt;
6856
6857         /*
6858          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6859          * is driven by the tick):
6860          */
6861         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6862                 return;
6863
6864         find_matching_se(&se, &pse);
6865         update_curr(cfs_rq_of(se));
6866         BUG_ON(!pse);
6867         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6868                 /*
6869                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6870                  * triggering this preemption.
6871                  */
6872                 if (!next_buddy_marked)
6873                         set_next_buddy(pse);
6874                 goto preempt;
6875         }
6876
6877         return;
6878
6879 preempt:
6880         resched_curr(rq);
6881         /*
6882          * Only set the backward buddy when the current task is still
6883          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6884          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6885          * point, either of which can * drop the rq lock.
6886          *
6887          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6888          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6889          */
6890         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6891                 return;
6892
6893         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6894                 set_last_buddy(se);
6895 }
6896
6897 static struct task_struct *
6898 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6899 {
6900         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6901         struct sched_entity *se;
6902         struct task_struct *p;
6903         int new_tasks;
6904
6905 again:
6906         if (!cfs_rq->nr_running)
6907                 goto idle;
6908
6909 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6910         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6911                 goto simple;
6912
6913         /*
6914          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6915          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6916          *
6917          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6918          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6919          */
6920
6921         do {
6922                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6923
6924                 /*
6925                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6926                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6927                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6928                  * forget we've ever seen it.
6929                  */
6930                 if (curr) {
6931                         if (curr->on_rq)
6932                                 update_curr(cfs_rq);
6933                         else
6934                                 curr = NULL;
6935
6936                         /*
6937                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6938                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6939                          * Therefore the nr_running test will indeed
6940                          * be correct.
6941                          */
6942                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6943                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6944
6945                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6946                                         goto idle;
6947
6948                                 goto simple;
6949                         }
6950                 }
6951
6952                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6953                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6954         } while (cfs_rq);
6955
6956         p = task_of(se);
6957
6958         /*
6959          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6960          * is a different task than we started out with, try and touch the
6961          * least amount of cfs_rqs.
6962          */
6963         if (prev != p) {
6964                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6965
6966                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6967                         int se_depth = se->depth;
6968                         int pse_depth = pse->depth;
6969
6970                         if (se_depth <= pse_depth) {
6971                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6972                                 pse = parent_entity(pse);
6973                         }
6974                         if (se_depth >= pse_depth) {
6975                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6976                                 se = parent_entity(se);
6977                         }
6978                 }
6979
6980                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6981                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6982         }
6983
6984         goto done;
6985 simple:
6986 #endif
6987
6988         put_prev_task(rq, prev);
6989
6990         do {
6991                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6992                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6993                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6994         } while (cfs_rq);
6995
6996         p = task_of(se);
6997
6998 done: __maybe_unused;
6999 #ifdef CONFIG_SMP
7000         /*
7001          * Move the next running task to the front of
7002          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7003          * one.
7004          */
7005         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7006 #endif
7007
7008         if (hrtick_enabled(rq))
7009                 hrtick_start_fair(rq, p);
7010
7011         update_misfit_status(p, rq);
7012
7013         return p;
7014
7015 idle:
7016         update_misfit_status(NULL, rq);
7017         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
7018
7019         /*
7020          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7021          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7022          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7023          */
7024         if (new_tasks < 0)
7025                 return RETRY_TASK;
7026
7027         if (new_tasks > 0)
7028                 goto again;
7029
7030         return NULL;
7031 }
7032
7033 /*
7034  * Account for a descheduled task:
7035  */
7036 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7037 {
7038         struct sched_entity *se = &prev->se;
7039         struct cfs_rq *cfs_rq;
7040
7041         for_each_sched_entity(se) {
7042                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7043                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7044         }
7045 }
7046
7047 /*
7048  * sched_yield() is very simple
7049  *
7050  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7051  */
7052 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7053 {
7054         struct task_struct *curr = rq->curr;
7055         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7056         struct sched_entity *se = &curr->se;
7057
7058         /*
7059          * Are we the only task in the tree?
7060          */
7061         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7062                 return;
7063
7064         clear_buddies(cfs_rq, se);
7065
7066         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7067                 update_rq_clock(rq);
7068                 /*
7069                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7070                  */
7071                 update_curr(cfs_rq);
7072                 /*
7073                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7074                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7075                  * and double the fastpath cost.
7076                  */
7077                 rq_clock_skip_update(rq);
7078         }
7079
7080         set_skip_buddy(se);
7081 }
7082
7083 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7084 {
7085         struct sched_entity *se = &p->se;
7086
7087         /* throttled hierarchies are not runnable */
7088         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7089                 return false;
7090
7091         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7092         set_next_buddy(se);
7093
7094         yield_task_fair(rq);
7095
7096         return true;
7097 }
7098
7099 #ifdef CONFIG_SMP
7100 /**************************************************
7101  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7102  *
7103  * BASICS
7104  *
7105  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7106  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7107  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7108  *
7109  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7110  *
7111  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7112  * W_i,0 is defined as:
7113  *
7114  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7115  *
7116  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7117  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7118  *
7119  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7120  * weight:
7121  *
7122  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7123  *
7124  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7125  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7126  * can also include other factors [XXX].
7127  *
7128  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7129  * directly from (1):
7130  *
7131  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7132  *
7133  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7134  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7135  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7136  *
7137  * [XXX expand on:
7138  *     - infeasible weights;
7139  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7140  *
7141  *
7142  * SCHED DOMAINS
7143  *
7144  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7145  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7146  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7147  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7148  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7149  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7150  * the groups.
7151  *
7152  * This yields:
7153  *
7154  *     log_2 n     1     n
7155  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7156  *     i = 0      2^i   2^i
7157  *                               `- size of each group
7158  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7159  *         |         `- freq
7160  *         `- sum over all levels
7161  *
7162  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7163  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7164  *
7165  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7166  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7167  *
7168  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7169  *
7170  *             log_2 n
7171  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7172  *             k = 0
7173  *
7174  * And you'll find that:
7175  *
7176  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7177  *
7178  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7179  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7180  * of:
7181  *
7182  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7183  *
7184  *
7185  * WORK CONSERVING
7186  *
7187  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7188  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7189  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7190  *
7191  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7192  * time.
7193  *
7194  * [XXX more?]
7195  *
7196  *
7197  * CGROUPS
7198  *
7199  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7200  *
7201  *                                s_k,i
7202  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7203  *                                 S_k
7204  *
7205  * Where
7206  *
7207  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7208  *
7209  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7210  *
7211  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7212  * property.
7213  *
7214  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7215  *      rewrite all of this once again.]
7216  */
7217
7218 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7219
7220 enum fbq_type { regular, remote, all };
7221
7222 enum group_type {
7223         group_other = 0,
7224         group_misfit_task,
7225         group_imbalanced,
7226         group_overloaded,
7227 };
7228
7229 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7230 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7231 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7232 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7233 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7234 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7235
7236 struct lb_env {
7237         struct sched_domain     *sd;
7238
7239         struct rq               *src_rq;
7240         int                     src_cpu;
7241
7242         int                     dst_cpu;
7243         struct rq               *dst_rq;
7244
7245         struct cpumask          *dst_grpmask;
7246         int                     new_dst_cpu;
7247         enum cpu_idle_type      idle;
7248         long                    imbalance;
7249         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7250         struct cpumask          *cpus;
7251
7252         unsigned int            flags;
7253
7254         unsigned int            loop;
7255         unsigned int            loop_break;
7256         unsigned int            loop_max;
7257
7258         enum fbq_type           fbq_type;
7259         enum group_type         src_grp_type;
7260         struct list_head        tasks;
7261 };
7262
7263 /*
7264  * Is this task likely cache-hot:
7265  */
7266 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7267 {
7268         s64 delta;
7269
7270         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7271
7272         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7273                 return 0;
7274
7275         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7276                 return 0;
7277
7278         /*
7279          * Buddy candidates are cache hot:
7280          */
7281         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7282                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7283                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7284                 return 1;
7285
7286         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7287                 return 1;
7288         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7289                 return 0;
7290
7291         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7292
7293         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7294 }
7295
7296 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7297 /*
7298  * Returns 1, if task migration degrades locality
7299  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7300  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7301  */
7302 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7303 {
7304         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7305         unsigned long src_weight, dst_weight;
7306         int src_nid, dst_nid, dist;
7307
7308         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7309                 return -1;
7310
7311         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7312                 return -1;
7313
7314         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7315         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7316
7317         if (src_nid == dst_nid)
7318                 return -1;
7319
7320         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7321         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7322                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7323                         return 1;
7324                 else
7325                         return -1;
7326         }
7327
7328         /* Encourage migration to the preferred node. */
7329         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7330                 return 0;
7331
7332         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7333         if (env->idle == CPU_IDLE)
7334                 return -1;
7335
7336         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7337         if (numa_group) {
7338                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7339                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7340         } else {
7341                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7342                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7343         }
7344
7345         return dst_weight < src_weight;
7346 }
7347
7348 #else
7349 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7350                                              struct lb_env *env)
7351 {
7352         return -1;
7353 }
7354 #endif
7355
7356 /*
7357  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7358  */
7359 static
7360 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7361 {
7362         int tsk_cache_hot;
7363
7364         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7365
7366         /*
7367          * We do not migrate tasks that are:
7368          * 1) throttled_lb_pair, or
7369          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7370          * 3) running (obviously), or
7371          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7372          */
7373         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7374                 return 0;
7375
7376         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7377                 int cpu;
7378
7379                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7380
7381                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7382
7383                 /*
7384                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7385                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7386                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7387                  *
7388                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7389                  * already computed one in current iteration.
7390                  */
7391                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7392                         return 0;
7393
7394                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7395                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7396                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7397                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7398                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7399                                 break;
7400                         }
7401                 }
7402
7403                 return 0;
7404         }
7405
7406         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7407         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7408
7409         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7410                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7411                 return 0;
7412         }
7413
7414         /*
7415          * Aggressive migration if:
7416          * 1) destination numa is preferred
7417          * 2) task is cache cold, or
7418          * 3) too many balance attempts have failed.
7419          */
7420         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7421         if (tsk_cache_hot == -1)
7422                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7423
7424         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7425             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7426                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7427                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7428                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7429                 }
7430                 return 1;
7431         }
7432
7433         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7434         return 0;
7435 }
7436
7437 /*
7438  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7439  */
7440 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7441 {
7442         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7443
7444         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7445         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7446         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7447 }
7448
7449 /*
7450  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7451  * part of active balancing operations within "domain".
7452  *
7453  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7454  */
7455 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7456 {
7457         struct task_struct *p;
7458
7459         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7460
7461         list_for_each_entry_reverse(p,
7462                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7463                 if (!can_migrate_task(p, env))
7464                         continue;
7465
7466                 detach_task(p, env);
7467
7468                 /*
7469                  * Right now, this is only the second place where
7470                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7471                  * so we can safely collect stats here rather than
7472                  * inside detach_tasks().
7473                  */
7474                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7475                 return p;
7476         }
7477         return NULL;
7478 }
7479
7480 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7481
7482 /*
7483  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7484  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7485  *
7486  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7487  */
7488 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7489 {
7490         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7491         struct task_struct *p;
7492         unsigned long load;
7493         int detached = 0;
7494
7495         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7496
7497         if (env->imbalance <= 0)
7498                 return 0;
7499
7500         while (!list_empty(tasks)) {
7501                 /*
7502                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7503                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7504                  */
7505                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7506                         break;
7507
7508                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7509
7510                 env->loop++;
7511                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7512                 if (env->loop > env->loop_max)
7513                         break;
7514
7515                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7516                 if (env->loop > env->loop_break) {
7517                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7518                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7519                         break;
7520                 }
7521
7522                 if (!can_migrate_task(p, env))
7523                         goto next;
7524
7525                 load = task_h_load(p);
7526
7527                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7528                         goto next;
7529
7530                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7531                         goto next;
7532
7533                 detach_task(p, env);
7534                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7535
7536                 detached++;
7537                 env->imbalance -= load;
7538
7539 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7540                 /*
7541                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7542                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7543                  * the critical section.
7544                  */
7545                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7546                         break;
7547 #endif
7548
7549                 /*
7550                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7551                  * weighted load.
7552                  */
7553                 if (env->imbalance <= 0)
7554                         break;
7555
7556                 continue;
7557 next:
7558                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7559         }
7560
7561         /*
7562          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7563          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7564          * than inside detach_one_task().
7565          */
7566         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7567
7568         return detached;
7569 }
7570
7571 /*
7572  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7573  */
7574 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7575 {
7576         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7577
7578         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7579         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7580         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7581         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7582 }
7583
7584 /*
7585  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7586  * its new rq.
7587  */
7588 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7589 {
7590         struct rq_flags rf;
7591
7592         rq_lock(rq, &rf);
7593         update_rq_clock(rq);
7594         attach_task(rq, p);
7595         rq_unlock(rq, &rf);
7596 }
7597
7598 /*
7599  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7600  * new rq.
7601  */
7602 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7603 {
7604         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7605         struct task_struct *p;
7606         struct rq_flags rf;
7607
7608         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7609         update_rq_clock(env->dst_rq);
7610
7611         while (!list_empty(tasks)) {
7612                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7613                 list_del_init(&p->se.group_node);
7614
7615                 attach_task(env->dst_rq, p);
7616         }
7617
7618         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7619 }
7620
7621 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7622 {
7623         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7624                 return true;
7625
7626         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7627                 return true;
7628
7629         return false;
7630 }
7631
7632 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7633 {
7634         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7635                 return true;
7636
7637         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7638                 return true;
7639
7640 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7641         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7642                 return true;
7643 #endif
7644
7645         return false;
7646 }
7647
7648 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7649
7650 static void update_blocked_averages(int cpu)
7651 {
7652         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7653         struct cfs_rq *cfs_rq;
7654         const struct sched_class *curr_class;
7655         struct rq_flags rf;
7656         bool done = true;
7657
7658         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7659         update_rq_clock(rq);
7660
7661         /*
7662          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7663          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7664          */
7665         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7666                 struct sched_entity *se;
7667
7668                 /* throttled entities do not contribute to load */
7669                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7670                         continue;
7671
7672                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7673                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7674
7675                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7676                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7677                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7678                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7679
7680                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7681                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7682                         done = false;
7683         }
7684
7685         curr_class = rq->curr->sched_class;
7686         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7687         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7688         update_irq_load_avg(rq, 0);
7689         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7690         if (others_have_blocked(rq))
7691                 done = false;
7692
7693 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7694         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7695         if (done)
7696                 rq->has_blocked_load = 0;
7697 #endif
7698         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7699 }
7700
7701 /*
7702  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7703  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7704  * group is a fraction of its parents load.
7705  */
7706 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7707 {
7708         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7709         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7710         unsigned long now = jiffies;
7711         unsigned long load;
7712
7713         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7714                 return;
7715
7716         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7717         for_each_sched_entity(se) {
7718                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7719                 cfs_rq->h_load_next = se;
7720                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7721                         break;
7722         }
7723
7724         if (!se) {
7725                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7726                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7727         }
7728
7729         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7730                 load = cfs_rq->h_load;
7731                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7732                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7733                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7734                 cfs_rq->h_load = load;
7735                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7736         }
7737 }
7738
7739 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7740 {
7741         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7742
7743         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7744         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7745                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7746 }
7747 #else
7748 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7749 {
7750         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7751         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7752         const struct sched_class *curr_class;
7753         struct rq_flags rf;
7754
7755         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7756         update_rq_clock(rq);
7757         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7758
7759         curr_class = rq->curr->sched_class;
7760         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7761         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7762         update_irq_load_avg(rq, 0);
7763 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7764         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7765         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7766                 rq->has_blocked_load = 0;
7767 #endif
7768         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7769 }
7770
7771 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7772 {
7773         return p->se.avg.load_avg;
7774 }
7775 #endif
7776
7777 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7778
7779 /*
7780  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7781  */
7782 struct sg_lb_stats {
7783         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7784         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7785         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7786         unsigned long load_per_task;
7787         unsigned long group_capacity;
7788         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7789         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7790         unsigned int idle_cpus;
7791         unsigned int group_weight;
7792         enum group_type group_type;
7793         int group_no_capacity;
7794         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7795 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7796         unsigned int nr_numa_running;
7797         unsigned int nr_preferred_running;
7798 #endif
7799 };
7800
7801 /*
7802  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7803  *               during load balancing.
7804  */
7805 struct sd_lb_stats {
7806         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7807         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7808         unsigned long total_running;
7809         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7810         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7811         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7812
7813         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7814         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7815 };
7816
7817 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7818 {
7819         /*
7820          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7821          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7822          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7823          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7824          */
7825         *sds = (struct sd_lb_stats){
7826                 .busiest = NULL,
7827                 .local = NULL,
7828                 .total_running = 0UL,
7829                 .total_load = 0UL,
7830                 .total_capacity = 0UL,
7831                 .busiest_stat = {
7832                         .avg_load = 0UL,
7833                         .sum_nr_running = 0,
7834                         .group_type = group_other,
7835                 },
7836         };
7837 }
7838
7839 /**
7840  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7841  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7842  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7843  *
7844  * Return: The load index.
7845  */
7846 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7847                                         enum cpu_idle_type idle)
7848 {
7849         int load_idx;
7850
7851         switch (idle) {
7852         case CPU_NOT_IDLE:
7853                 load_idx = sd->busy_idx;
7854                 break;
7855
7856         case CPU_NEWLY_IDLE:
7857                 load_idx = sd->newidle_idx;
7858                 break;
7859         default:
7860                 load_idx = sd->idle_idx;
7861                 break;
7862         }
7863
7864         return load_idx;
7865 }
7866
7867 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7868 {
7869         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7870         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7871         unsigned long used, free;
7872         unsigned long irq;
7873
7874         irq = cpu_util_irq(rq);
7875
7876         if (unlikely(irq >= max))
7877                 return 1;
7878
7879         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7880         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7881
7882         if (unlikely(used >= max))
7883                 return 1;
7884
7885         free = max - used;
7886
7887         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7888 }
7889
7890 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7891 {
7892         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7893         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7894
7895         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7896
7897         if (!capacity)
7898                 capacity = 1;
7899
7900         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7901         sdg->sgc->capacity = capacity;
7902         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7903         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7904 }
7905
7906 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7907 {
7908         struct sched_domain *child = sd->child;
7909         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7910         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7911         unsigned long interval;
7912
7913         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7914         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7915         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7916
7917         if (!child) {
7918                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7919                 return;
7920         }
7921
7922         capacity = 0;
7923         min_capacity = ULONG_MAX;
7924         max_capacity = 0;
7925
7926         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7927                 /*
7928                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7929                  * span the current group.
7930                  */
7931
7932                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7933                         struct sched_group_capacity *sgc;
7934                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7935
7936                         /*
7937                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7938                          * gets here before we've attached the domains to the
7939                          * runqueues.
7940                          *
7941                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7942                          * in update_cpu_capacity().
7943                          *
7944                          * This avoids capacity from being 0 and
7945                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7946                          */
7947                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7948                                 capacity += capacity_of(cpu);
7949                         } else {
7950                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7951                                 capacity += sgc->capacity;
7952                         }
7953
7954                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7955                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7956                 }
7957         } else  {
7958                 /*
7959                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7960                  * span the current group.
7961                  */
7962
7963                 group = child->groups;
7964                 do {
7965                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7966
7967                         capacity += sgc->capacity;
7968                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7969                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7970                         group = group->next;
7971                 } while (group != child->groups);
7972         }
7973
7974         sdg->sgc->capacity = capacity;
7975         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7976         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7977 }
7978
7979 /*
7980  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7981  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7982  * Return true is the capacity is reduced
7983  */
7984 static inline int
7985 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7986 {
7987         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7988                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7989 }
7990
7991 /*
7992  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7993  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7994  *
7995  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7996  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7997  * Something like:
7998  *
7999  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8000  *              *     * * *
8001  *
8002  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8003  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8004  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8005  *
8006  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8007  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8008  * moving tasks due to affinity constraints.
8009  *
8010  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8011  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8012  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8013  * to create an effective group imbalance.
8014  *
8015  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8016  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8017  * subtle and fragile situation.
8018  */
8019
8020 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8021 {
8022         return group->sgc->imbalance;
8023 }
8024
8025 /*
8026  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8027  * be used by some tasks.
8028  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8029  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8030  * available capacity for CFS tasks.
8031  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8032  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8033  * capacity in meaningful for the load balancer.
8034  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8035  * any benefit for the load balance.
8036  */
8037 static inline bool
8038 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8039 {
8040         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8041                 return true;
8042
8043         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8044                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8045                 return true;
8046
8047         return false;
8048 }
8049
8050 /*
8051  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8052  *  handle.
8053  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8054  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8055  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8056  *  false.
8057  */
8058 static inline bool
8059 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8060 {
8061         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8062                 return false;
8063
8064         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8065                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8066                 return true;
8067
8068         return false;
8069 }
8070
8071 /*
8072  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8073  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8074  */
8075 static inline bool
8076 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8077 {
8078         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8079                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8080 }
8081
8082 /*
8083  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8084  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8085  */
8086 static inline bool
8087 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8088 {
8089         return sg->sgc->max_capacity * capacity_margin <
8090                                                 ref->sgc->max_capacity * 1024;
8091 }
8092
8093 static inline enum
8094 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8095                           struct sg_lb_stats *sgs)
8096 {
8097         if (sgs->group_no_capacity)
8098                 return group_overloaded;
8099
8100         if (sg_imbalanced(group))
8101                 return group_imbalanced;
8102
8103         if (sgs->group_misfit_task_load)
8104                 return group_misfit_task;
8105
8106         return group_other;
8107 }
8108
8109 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8110 {
8111 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8112         unsigned int cpu = rq->cpu;
8113
8114         if (!rq->has_blocked_load)
8115                 return false;
8116
8117         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8118                 return false;
8119
8120         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8121                 return true;
8122
8123         update_blocked_averages(cpu);
8124
8125         return rq->has_blocked_load;
8126 #else
8127         return false;
8128 #endif
8129 }
8130
8131 /**
8132  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8133  * @env: The load balancing environment.
8134  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8135  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8136  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8137  */
8138 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8139                                       struct sched_group *group,
8140                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8141                                       int *sg_status)
8142 {
8143         int local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8144         int load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8145         unsigned long load;
8146         int i, nr_running;
8147
8148         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8149
8150         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8151                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8152
8153                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8154                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8155
8156                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8157                 if (local_group)
8158                         load = target_load(i, load_idx);
8159                 else
8160                         load = source_load(i, load_idx);
8161
8162                 sgs->group_load += load;
8163                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8164                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8165
8166                 nr_running = rq->nr_running;
8167                 if (nr_running > 1)
8168                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8169
8170                 if (cpu_overutilized(i))
8171                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8172
8173 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8174                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8175                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8176 #endif
8177                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8178                 /*
8179                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8180                  */
8181                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8182                         sgs->idle_cpus++;
8183
8184                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8185                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8186                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8187                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8188                 }
8189         }
8190
8191         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8192         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8193         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8194
8195         if (sgs->sum_nr_running)
8196                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8197
8198         sgs->group_weight = group->group_weight;
8199
8200         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8201         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8202 }
8203
8204 /**
8205  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8206  * @env: The load balancing environment.
8207  * @sds: sched_domain statistics
8208  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8209  * @sgs: sched_group statistics
8210  *
8211  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8212  * busiest group.
8213  *
8214  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8215  * busiest group. %false otherwise.
8216  */
8217 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8218                                    struct sd_lb_stats *sds,
8219                                    struct sched_group *sg,
8220                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8221 {
8222         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8223
8224         /*
8225          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8226          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8227          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8228          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8229          */
8230         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8231             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8232              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
8233                 return false;
8234
8235         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8236                 return true;
8237
8238         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8239                 return false;
8240
8241         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8242                 return false;
8243
8244         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8245                 goto asym_packing;
8246
8247         /*
8248          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8249          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8250          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8251          * power/energy consequences are not considered.
8252          */
8253         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8254             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8255                 return false;
8256
8257         /*
8258          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8259          */
8260         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8261             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8262                 return false;
8263
8264 asym_packing:
8265         /* This is the busiest node in its class. */
8266         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8267                 return true;
8268
8269         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8270         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8271                 return true;
8272         /*
8273          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8274          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8275          * of lower priority than ourself as busy.
8276          */
8277         if (sgs->sum_nr_running &&
8278             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8279                 if (!sds->busiest)
8280                         return true;
8281
8282                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8283                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8284                                       sg->asym_prefer_cpu))
8285                         return true;
8286         }
8287
8288         return false;
8289 }
8290
8291 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8292 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8293 {
8294         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8295                 return regular;
8296         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8297                 return remote;
8298         return all;
8299 }
8300
8301 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8302 {
8303         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8304                 return regular;
8305         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8306                 return remote;
8307         return all;
8308 }
8309 #else
8310 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8311 {
8312         return all;
8313 }
8314
8315 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8316 {
8317         return regular;
8318 }
8319 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8320
8321 /**
8322  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8323  * @env: The load balancing environment.
8324  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8325  */
8326 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8327 {
8328         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8329         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8330         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8331         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8332         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8333         int sg_status = 0;
8334
8335 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8336         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8337                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8338 #endif
8339
8340         do {
8341                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8342                 int local_group;
8343
8344                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8345                 if (local_group) {
8346                         sds->local = sg;
8347                         sgs = local;
8348
8349                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8350                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8351                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8352                 }
8353
8354                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8355
8356                 if (local_group)
8357                         goto next_group;
8358
8359                 /*
8360                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8361                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8362                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8363                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8364                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8365                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8366                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8367                  * the tasks on the system).
8368                  */
8369                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8370                     group_has_capacity(env, local) &&
8371                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8372                         sgs->group_no_capacity = 1;
8373                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8374                 }
8375
8376                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8377                         sds->busiest = sg;
8378                         sds->busiest_stat = *sgs;
8379                 }
8380
8381 next_group:
8382                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8383                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8384                 sds->total_load += sgs->group_load;
8385                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8386
8387                 sg = sg->next;
8388         } while (sg != env->sd->groups);
8389
8390 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8391         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8392             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8393
8394                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8395                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8396         }
8397 #endif
8398
8399         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8400                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8401
8402         if (!env->sd->parent) {
8403                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8404
8405                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8406                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8407
8408                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8409                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8410         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8411                 WRITE_ONCE(env->dst_rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8412         }
8413 }
8414
8415 /**
8416  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8417  *                      sched domain.
8418  *
8419  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8420  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8421  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8422  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8423  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8424  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8425  *
8426  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8427  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8428  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8429  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8430  * number.
8431  *
8432  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8433  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8434  *
8435  * @env: The load balancing environment.
8436  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8437  */
8438 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8439 {
8440         int busiest_cpu;
8441
8442         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8443                 return 0;
8444
8445         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8446                 return 0;
8447
8448         if (!sds->busiest)
8449                 return 0;
8450
8451         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8452         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8453                 return 0;
8454
8455         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8456                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8457                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8458
8459         return 1;
8460 }
8461
8462 /**
8463  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8464  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8465  *                      load balancing.
8466  * @env: The load balancing environment.
8467  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8468  */
8469 static inline
8470 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8471 {
8472         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8473         unsigned int imbn = 2;
8474         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8475         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8476
8477         local = &sds->local_stat;
8478         busiest = &sds->busiest_stat;
8479
8480         if (!local->sum_nr_running)
8481                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8482         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8483                 imbn = 1;
8484
8485         scaled_busy_load_per_task =
8486                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8487                 busiest->group_capacity;
8488
8489         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8490             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8491                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8492                 return;
8493         }
8494
8495         /*
8496          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8497          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8498          * moving them.
8499          */
8500
8501         capa_now += busiest->group_capacity *
8502                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8503         capa_now += local->group_capacity *
8504                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8505         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8506
8507         /* Amount of load we'd subtract */
8508         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8509                 capa_move += busiest->group_capacity *
8510                             min(busiest->load_per_task,
8511                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8512         }
8513
8514         /* Amount of load we'd add */
8515         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8516             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8517                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8518                       local->group_capacity;
8519         } else {
8520                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8521                       local->group_capacity;
8522         }
8523         capa_move += local->group_capacity *
8524                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8525         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8526
8527         /* Move if we gain throughput */
8528         if (capa_move > capa_now)
8529                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8530 }
8531
8532 /**
8533  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8534  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8535  * @env: load balance environment
8536  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8537  */
8538 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8539 {
8540         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8541         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8542
8543         local = &sds->local_stat;
8544         busiest = &sds->busiest_stat;
8545
8546         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8547                 /*
8548                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8549                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8550                  */
8551                 busiest->load_per_task =
8552                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8553         }
8554
8555         /*
8556          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8557          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8558          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8559          * skipped when updating the busiest sg:
8560          */
8561         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8562             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8563              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8564                 env->imbalance = 0;
8565                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8566         }
8567
8568         /*
8569          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8570          */
8571         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8572             local->group_type   == group_overloaded) {
8573                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8574                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8575                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8576                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8577                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8578                 } else
8579                         load_above_capacity = ~0UL;
8580         }
8581
8582         /*
8583          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8584          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8585          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8586          * we also don't want to reduce the group load below the group
8587          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8588          */
8589         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8590
8591         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8592         env->imbalance = min(
8593                 max_pull * busiest->group_capacity,
8594                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8595         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8596
8597         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8598         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8599                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8600                                        busiest->group_misfit_task_load);
8601         }
8602
8603         /*
8604          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8605          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8606          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8607          * moved
8608          */
8609         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8610                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8611 }
8612
8613 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8614
8615 /**
8616  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8617  * if there is an imbalance.
8618  *
8619  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8620  * to restore balance.
8621  *
8622  * @env: The load balancing environment.
8623  *
8624  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8625  */
8626 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8627 {
8628         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8629         struct sd_lb_stats sds;
8630
8631         init_sd_lb_stats(&sds);
8632
8633         /*
8634          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8635          * this level.
8636          */
8637         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8638
8639         if (static_branch_unlikely(&sched_energy_present)) {
8640                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8641
8642                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8643                         goto out_balanced;
8644         }
8645
8646         local = &sds.local_stat;
8647         busiest = &sds.busiest_stat;
8648
8649         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8650         if (check_asym_packing(env, &sds))
8651                 return sds.busiest;
8652
8653         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8654         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8655                 goto out_balanced;
8656
8657         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8658         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8659                                                 / sds.total_capacity;
8660
8661         /*
8662          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8663          * work because they assume all things are equal, which typically
8664          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8665          */
8666         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8667                 goto force_balance;
8668
8669         /*
8670          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8671          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8672          */
8673         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8674             busiest->group_no_capacity)
8675                 goto force_balance;
8676
8677         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8678         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8679                 goto force_balance;
8680
8681         /*
8682          * If the local group is busier than the selected busiest group
8683          * don't try and pull any tasks.
8684          */
8685         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8686                 goto out_balanced;
8687
8688         /*
8689          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8690          * average load.
8691          */
8692         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8693                 goto out_balanced;
8694
8695         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8696                 /*
8697                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8698                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8699                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8700                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8701                  * might end up to just move the imbalance on another group
8702                  */
8703                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8704                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8705                         goto out_balanced;
8706         } else {
8707                 /*
8708                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8709                  * imbalance_pct to be conservative.
8710                  */
8711                 if (100 * busiest->avg_load <=
8712                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8713                         goto out_balanced;
8714         }
8715
8716 force_balance:
8717         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8718         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8719         calculate_imbalance(env, &sds);
8720         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8721
8722 out_balanced:
8723         env->imbalance = 0;
8724         return NULL;
8725 }
8726
8727 /*
8728  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8729  */
8730 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8731                                      struct sched_group *group)
8732 {
8733         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8734         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8735         int i;
8736
8737         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8738                 unsigned long capacity, wl;
8739                 enum fbq_type rt;
8740
8741                 rq = cpu_rq(i);
8742                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8743
8744                 /*
8745                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8746                  *  - regular: there are !numa tasks
8747                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8748                  *  - all:     there is no distinction
8749                  *
8750                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8751                  * ignore those when there's better options.
8752                  *
8753                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8754                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8755                  * queue by moving tasks around inside the node.
8756                  *
8757                  * If we cannot move enough load due to this classification
8758                  * the next pass will adjust the group classification and
8759                  * allow migration of more tasks.
8760                  *
8761                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8762                  */
8763                 if (rt > env->fbq_type)
8764                         continue;
8765
8766                 /*
8767                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8768                  * seek the "biggest" misfit task.
8769                  */
8770                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8771                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8772                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8773                                 busiest = rq;
8774                         }
8775
8776                         continue;
8777                 }
8778
8779                 capacity = capacity_of(i);
8780
8781                 /*
8782                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8783                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8784                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8785                  * average load.
8786                  */
8787                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8788                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8789                     rq->nr_running == 1)
8790                         continue;
8791
8792                 wl = weighted_cpuload(rq);
8793
8794                 /*
8795                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8796                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8797                  */
8798
8799                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8800                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8801                         continue;
8802
8803                 /*
8804                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8805                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8806                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8807                  * potentially running at a lower capacity.
8808                  *
8809                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8810                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8811                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8812                  * our previous maximum.
8813                  */
8814                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8815                         busiest_load = wl;
8816                         busiest_capacity = capacity;
8817                         busiest = rq;
8818                 }
8819         }
8820
8821         return busiest;
8822 }
8823
8824 /*
8825  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8826  * so long as it is large enough.
8827  */
8828 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8829
8830 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8831 {
8832         struct sched_domain *sd = env->sd;
8833
8834         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8835
8836                 /*
8837                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8838                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8839                  * highest priority CPUs.
8840                  */
8841                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8842                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8843                         return 1;
8844         }
8845
8846         /*
8847          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8848          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8849          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8850          * available on dst_cpu.
8851          */
8852         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8853             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8854                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8855                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8856                         return 1;
8857         }
8858
8859         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8860                 return 1;
8861
8862         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8863 }
8864
8865 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8866
8867 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8868 {
8869         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8870         int cpu, balance_cpu = -1;
8871
8872         /*
8873          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8874          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8875          */
8876         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8877                 return 0;
8878
8879         /*
8880          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8881          * to do the newly idle load balance.
8882          */
8883         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8884                 return 1;
8885
8886         /* Try to find first idle CPU */
8887         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8888                 if (!idle_cpu(cpu))
8889                         continue;
8890
8891                 balance_cpu = cpu;
8892                 break;
8893         }
8894
8895         if (balance_cpu == -1)
8896                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8897
8898         /*
8899          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8900          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8901          */
8902         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8903 }
8904
8905 /*
8906  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8907  * tasks if there is an imbalance.
8908  */
8909 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8910                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8911                         int *continue_balancing)
8912 {
8913         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8914         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8915         struct sched_group *group;
8916         struct rq *busiest;
8917         struct rq_flags rf;
8918         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8919
8920         struct lb_env env = {
8921                 .sd             = sd,
8922                 .dst_cpu        = this_cpu,
8923                 .dst_rq         = this_rq,
8924                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8925                 .idle           = idle,
8926                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8927                 .cpus           = cpus,
8928                 .fbq_type       = all,
8929                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8930         };
8931
8932         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8933
8934         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8935
8936 redo:
8937         if (!should_we_balance(&env)) {
8938                 *continue_balancing = 0;
8939                 goto out_balanced;
8940         }
8941
8942         group = find_busiest_group(&env);
8943         if (!group) {
8944                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8945                 goto out_balanced;
8946         }
8947
8948         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8949         if (!busiest) {
8950                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8951                 goto out_balanced;
8952         }
8953
8954         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8955
8956         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8957
8958         env.src_cpu = busiest->cpu;
8959         env.src_rq = busiest;
8960
8961         ld_moved = 0;
8962         if (busiest->nr_running > 1) {
8963                 /*
8964                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8965                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8966                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8967                  * correctly treated as an imbalance.
8968                  */
8969                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8970                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8971
8972 more_balance:
8973                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8974                 update_rq_clock(busiest);
8975
8976                 /*
8977                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8978                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8979                  */
8980                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8981
8982                 /*
8983                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8984                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8985                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8986                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8987                  * See task_rq_lock() family for the details.
8988                  */
8989
8990                 rq_unlock(busiest, &rf);
8991
8992                 if (cur_ld_moved) {
8993                         attach_tasks(&env);
8994                         ld_moved += cur_ld_moved;
8995                 }
8996
8997                 local_irq_restore(rf.flags);
8998
8999                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9000                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9001                         goto more_balance;
9002                 }
9003
9004                 /*
9005                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9006                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9007                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9008                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9009                  * sched_group.
9010                  *
9011                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9012                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9013                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9014                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9015                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9016                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9017                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9018                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9019                  * This however should not happen so much in practice and
9020                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9021                  * excess load moved.
9022                  */
9023                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9024
9025                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9026                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9027
9028                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9029                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9030                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9031                         env.loop         = 0;
9032                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9033
9034                         /*
9035                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9036                          * need to continue with same src_cpu.
9037                          */
9038                         goto more_balance;
9039                 }
9040
9041                 /*
9042                  * We failed to reach balance because of affinity.
9043                  */
9044                 if (sd_parent) {
9045                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9046
9047                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9048                                 *group_imbalance = 1;
9049                 }
9050
9051                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9052                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9053                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9054                         /*
9055                          * Attempting to continue load balancing at the current
9056                          * sched_domain level only makes sense if there are
9057                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9058                          * pull load from which are not contained within the
9059                          * destination group that is receiving any migrated
9060                          * load.
9061                          */
9062                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9063                                 env.loop = 0;
9064                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9065                                 goto redo;
9066                         }
9067                         goto out_all_pinned;
9068                 }
9069         }
9070
9071         if (!ld_moved) {
9072                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9073                 /*
9074                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9075                  * We do not want newidle balance, which can be very
9076                  * frequent, pollute the failure counter causing
9077                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9078                  */
9079                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9080                         sd->nr_balance_failed++;
9081
9082                 if (need_active_balance(&env)) {
9083                         unsigned long flags;
9084
9085                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9086
9087                         /*
9088                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9089                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9090                          * moved to this_cpu:
9091                          */
9092                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
9093                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9094                                                             flags);
9095                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9096                                 goto out_one_pinned;
9097                         }
9098
9099                         /*
9100                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9101                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9102                          * only after active load balance is finished.
9103                          */
9104                         if (!busiest->active_balance) {
9105                                 busiest->active_balance = 1;
9106                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9107                                 active_balance = 1;
9108                         }
9109                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9110
9111                         if (active_balance) {
9112                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9113                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9114                                         &busiest->active_balance_work);
9115                         }
9116
9117                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9118                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9119                 }
9120         } else
9121                 sd->nr_balance_failed = 0;
9122
9123         if (likely(!active_balance)) {
9124                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9125                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9126         } else {
9127                 /*
9128                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9129                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9130                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9131                  * detach_tasks).
9132                  */
9133                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9134                         sd->balance_interval *= 2;
9135         }
9136
9137         goto out;
9138
9139 out_balanced:
9140         /*
9141          * We reach balance although we may have faced some affinity
9142          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9143          */
9144         if (sd_parent) {
9145                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9146
9147                 if (*group_imbalance)
9148                         *group_imbalance = 0;
9149         }
9150
9151 out_all_pinned:
9152         /*
9153          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9154          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9155          * can try to migrate them.
9156          */
9157         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9158
9159         sd->nr_balance_failed = 0;
9160
9161 out_one_pinned:
9162         ld_moved = 0;
9163
9164         /*
9165          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
9166          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
9167          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
9168          * to avoid that.
9169          */
9170         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9171                 goto out;
9172
9173         /* tune up the balancing interval */
9174         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9175              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9176             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9177                 sd->balance_interval *= 2;
9178 out:
9179         return ld_moved;
9180 }
9181
9182 static inline unsigned long
9183 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9184 {
9185         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9186
9187         if (cpu_busy)
9188                 interval *= sd->busy_factor;
9189
9190         /* scale ms to jiffies */
9191         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9192         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9193
9194         return interval;
9195 }
9196
9197 static inline void
9198 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9199 {
9200         unsigned long interval, next;
9201
9202         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9203         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9204         next = sd->last_balance + interval;
9205
9206         if (time_after(*next_balance, next))
9207                 *next_balance = next;
9208 }
9209
9210 /*
9211  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9212  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9213  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9214  * avoids physical / logical imbalances.
9215  */
9216 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9217 {
9218         struct rq *busiest_rq = data;
9219         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9220         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9221         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9222         struct sched_domain *sd;
9223         struct task_struct *p = NULL;
9224         struct rq_flags rf;
9225
9226         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9227         /*
9228          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9229          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9230          * inactive CPUs.
9231          */
9232         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9233                 goto out_unlock;
9234
9235         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9236         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9237                      !busiest_rq->active_balance))
9238                 goto out_unlock;
9239
9240         /* Is there any task to move? */
9241         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9242                 goto out_unlock;
9243
9244         /*
9245          * This condition is "impossible", if it occurs
9246          * we need to fix it. Originally reported by
9247          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9248          */
9249         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9250
9251         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9252         rcu_read_lock();
9253         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9254                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9255                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9256                                 break;
9257         }
9258
9259         if (likely(sd)) {
9260                 struct lb_env env = {
9261                         .sd             = sd,
9262                         .dst_cpu        = target_cpu,
9263                         .dst_rq         = target_rq,
9264                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9265                         .src_rq         = busiest_rq,
9266                         .idle           = CPU_IDLE,
9267                         /*
9268                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9269                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9270                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9271                          * about DST_PINNED.
9272                          */
9273                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9274                 };
9275
9276                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9277                 update_rq_clock(busiest_rq);
9278
9279                 p = detach_one_task(&env);
9280                 if (p) {
9281                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9282                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9283                         sd->nr_balance_failed = 0;
9284                 } else {
9285                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9286                 }
9287         }
9288         rcu_read_unlock();
9289 out_unlock:
9290         busiest_rq->active_balance = 0;
9291         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9292
9293         if (p)
9294                 attach_one_task(target_rq, p);
9295
9296         local_irq_enable();
9297
9298         return 0;
9299 }
9300
9301 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9302
9303 /*
9304  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9305  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9306  */
9307 void update_max_interval(void)
9308 {
9309         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9310 }
9311
9312 /*
9313  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9314  * and initiates a balancing operation if so.
9315  *
9316  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9317  */
9318 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9319 {
9320         int continue_balancing = 1;
9321         int cpu = rq->cpu;
9322         unsigned long interval;
9323         struct sched_domain *sd;
9324         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9325         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9326         int update_next_balance = 0;
9327         int need_serialize, need_decay = 0;
9328         u64 max_cost = 0;
9329
9330         rcu_read_lock();
9331         for_each_domain(cpu, sd) {
9332                 /*
9333                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9334                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9335                  */
9336                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9337                         sd->max_newidle_lb_cost =
9338                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9339                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9340                         need_decay = 1;
9341                 }
9342                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9343
9344                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9345                         continue;
9346
9347                 /*
9348                  * Stop the load balance at this level. There is another
9349                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9350                  * actively.
9351                  */
9352                 if (!continue_balancing) {
9353                         if (need_decay)
9354                                 continue;
9355                         break;
9356                 }
9357
9358                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9359
9360                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9361                 if (need_serialize) {
9362                         if (!spin_trylock(&balancing))
9363                                 goto out;
9364                 }
9365
9366                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9367                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9368                                 /*
9369                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9370                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9371                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9372                                  */
9373                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9374                         }
9375                         sd->last_balance = jiffies;
9376                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9377                 }
9378                 if (need_serialize)
9379                         spin_unlock(&balancing);
9380 out:
9381                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9382                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9383                         update_next_balance = 1;
9384                 }
9385         }
9386         if (need_decay) {
9387                 /*
9388                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9389                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9390                  */
9391                 rq->max_idle_balance_cost =
9392                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9393         }
9394         rcu_read_unlock();
9395
9396         /*
9397          * next_balance will be updated only when there is a need.
9398          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9399          * updated.
9400          */
9401         if (likely(update_next_balance)) {
9402                 rq->next_balance = next_balance;
9403
9404 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9405                 /*
9406                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9407                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9408                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9409                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9410                  * balance for itself and we need to update the
9411                  * nohz.next_balance accordingly.
9412                  */
9413                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9414                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9415 #endif
9416         }
9417 }
9418
9419 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9420 {
9421         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9422 }
9423
9424 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9425 /*
9426  * idle load balancing details
9427  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9428  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9429  *   load balancing for all the idle CPUs.
9430  */
9431
9432 static inline int find_new_ilb(void)
9433 {
9434         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9435
9436         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9437                 return ilb;
9438
9439         return nr_cpu_ids;
9440 }
9441
9442 /*
9443  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9444  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9445  * CPU (if there is one).
9446  */
9447 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9448 {
9449         int ilb_cpu;
9450
9451         nohz.next_balance++;
9452
9453         ilb_cpu = find_new_ilb();
9454
9455         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9456                 return;
9457
9458         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9459         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9460                 return;
9461
9462         /*
9463          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9464          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9465          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9466          * will be run before returning from the IPI.
9467          */
9468         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9469 }
9470
9471 /*
9472  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9473  * of an idle cpu in the system.
9474  *   - This rq has more than one task.
9475  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9476  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9477  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9478  *     multiple busy cpu.
9479  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9480  *     domain span are idle.
9481  */
9482 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9483 {
9484         unsigned long now = jiffies;
9485         struct sched_domain_shared *sds;
9486         struct sched_domain *sd;
9487         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9488         unsigned int flags = 0;
9489
9490         if (unlikely(rq->idle_balance))
9491                 return;
9492
9493         /*
9494          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9495          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9496          */
9497         nohz_balance_exit_idle(rq);
9498
9499         /*
9500          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9501          * balancing.
9502          */
9503         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9504                 return;
9505
9506         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9507             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9508                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9509
9510         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9511                 goto out;
9512
9513         if (rq->nr_running >= 2 || rq->misfit_task_load) {
9514                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9515                 goto out;
9516         }
9517
9518         rcu_read_lock();
9519         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9520         if (sds) {
9521                 /*
9522                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9523                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9524                  */
9525                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9526                 if (nr_busy > 1) {
9527                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9528                         goto unlock;
9529                 }
9530
9531         }
9532
9533         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9534         if (sd) {
9535                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9536                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9537                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9538                         goto unlock;
9539                 }
9540         }
9541
9542         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9543         if (sd) {
9544                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9545                         if (i == cpu ||
9546                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9547                                 continue;
9548
9549                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9550                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9551                                 goto unlock;
9552                         }
9553                 }
9554         }
9555 unlock:
9556         rcu_read_unlock();
9557 out:
9558         if (flags)
9559                 kick_ilb(flags);
9560 }
9561
9562 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9563 {
9564         struct sched_domain *sd;
9565
9566         rcu_read_lock();
9567         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9568
9569         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9570                 goto unlock;
9571         sd->nohz_idle = 0;
9572
9573         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9574 unlock:
9575         rcu_read_unlock();
9576 }
9577
9578 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9579 {
9580         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9581
9582         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9583                 return;
9584
9585         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9586         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9587         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9588
9589         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9590 }
9591
9592 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9593 {
9594         struct sched_domain *sd;
9595
9596         rcu_read_lock();
9597         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9598
9599         if (!sd || sd->nohz_idle)
9600                 goto unlock;
9601         sd->nohz_idle = 1;
9602
9603         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9604 unlock:
9605         rcu_read_unlock();
9606 }
9607
9608 /*
9609  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9610  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9611  */
9612 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9613 {
9614         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9615
9616         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9617
9618         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9619         if (!cpu_active(cpu))
9620                 return;
9621
9622         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9623         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9624                 return;
9625
9626         /*
9627          * Can be set safely without rq->lock held
9628          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9629          * rq->lock is held during the check and the clear
9630          */
9631         rq->has_blocked_load = 1;
9632
9633         /*
9634          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9635          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9636          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9637          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9638          */
9639         if (rq->nohz_tick_stopped)
9640                 goto out;
9641
9642         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9643         if (on_null_domain(rq))
9644                 return;
9645
9646         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9647
9648         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9649         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9650
9651         /*
9652          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9653          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9654          * store.
9655          */
9656         smp_mb__after_atomic();
9657
9658         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9659
9660 out:
9661         /*
9662          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9663          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9664          */
9665         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9666 }
9667
9668 /*
9669  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9670  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9671  * tasks movement depending of flags.
9672  * The function returns false if the loop has stopped before running
9673  * through all idle CPUs.
9674  */
9675 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9676                                enum cpu_idle_type idle)
9677 {
9678         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9679         unsigned long now = jiffies;
9680         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9681         bool has_blocked_load = false;
9682         int update_next_balance = 0;
9683         int this_cpu = this_rq->cpu;
9684         int balance_cpu;
9685         int ret = false;
9686         struct rq *rq;
9687
9688         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9689
9690         /*
9691          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9692          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9693          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9694          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9695          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9696          * check the load of an idle cpu.
9697          */
9698         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9699
9700         /*
9701          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9702          * store from nohz_balance_enter_idle().
9703          */
9704         smp_mb();
9705
9706         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9707                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9708                         continue;
9709
9710                 /*
9711                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9712                  * work being done for other CPUs. Next load
9713                  * balancing owner will pick it up.
9714                  */
9715                 if (need_resched()) {
9716                         has_blocked_load = true;
9717                         goto abort;
9718                 }
9719
9720                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9721
9722                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9723
9724                 /*
9725                  * If time for next balance is due,
9726                  * do the balance.
9727                  */
9728                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9729                         struct rq_flags rf;
9730
9731                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9732                         update_rq_clock(rq);
9733                         cpu_load_update_idle(rq);
9734                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9735
9736                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9737                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9738                 }
9739
9740                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9741                         next_balance = rq->next_balance;
9742                         update_next_balance = 1;
9743                 }
9744         }
9745
9746         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9747         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9748                 update_blocked_averages(this_cpu);
9749                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9750         }
9751
9752         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9753                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9754
9755         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9756                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9757
9758         /* The full idle balance loop has been done */
9759         ret = true;
9760
9761 abort:
9762         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9763         if (has_blocked_load)
9764                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9765
9766         /*
9767          * next_balance will be updated only when there is a need.
9768          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9769          * updated.
9770          */
9771         if (likely(update_next_balance))
9772                 nohz.next_balance = next_balance;
9773
9774         return ret;
9775 }
9776
9777 /*
9778  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9779  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9780  */
9781 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9782 {
9783         int this_cpu = this_rq->cpu;
9784         unsigned int flags;
9785
9786         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9787                 return false;
9788
9789         if (idle != CPU_IDLE) {
9790                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9791                 return false;
9792         }
9793
9794         /* could be _relaxed() */
9795         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9796         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9797                 return false;
9798
9799         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9800
9801         return true;
9802 }
9803
9804 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9805 {
9806         int this_cpu = this_rq->cpu;
9807
9808         /*
9809          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9810          * housekeeping
9811          */
9812         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9813                 return;
9814
9815         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9816         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9817                 return;
9818
9819         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9820         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9821             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9822                 return;
9823
9824         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9825         /*
9826          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9827          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9828          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9829          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9830          */
9831         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9832                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9833         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9834 }
9835
9836 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9837 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9838
9839 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9840 {
9841         return false;
9842 }
9843
9844 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9845 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9846
9847 /*
9848  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9849  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9850  */
9851 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9852 {
9853         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9854         int this_cpu = this_rq->cpu;
9855         struct sched_domain *sd;
9856         int pulled_task = 0;
9857         u64 curr_cost = 0;
9858
9859         /*
9860          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9861          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9862          */
9863         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9864
9865         /*
9866          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9867          */
9868         if (!cpu_active(this_cpu))
9869                 return 0;
9870
9871         /*
9872          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9873          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9874          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9875          * re-start the picking loop.
9876          */
9877         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9878
9879         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9880             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
9881
9882                 rcu_read_lock();
9883                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9884                 if (sd)
9885                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9886                 rcu_read_unlock();
9887
9888                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9889
9890                 goto out;
9891         }
9892
9893         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9894
9895         update_blocked_averages(this_cpu);
9896         rcu_read_lock();
9897         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9898                 int continue_balancing = 1;
9899                 u64 t0, domain_cost;
9900
9901                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9902                         continue;
9903
9904                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9905                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9906                         break;
9907                 }
9908
9909                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9910                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9911
9912                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9913                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9914                                                    &continue_balancing);
9915
9916                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9917                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9918                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9919
9920                         curr_cost += domain_cost;
9921                 }
9922
9923                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9924
9925                 /*
9926                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9927                  * now runnable tasks on this rq.
9928                  */
9929                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9930                         break;
9931         }
9932         rcu_read_unlock();
9933
9934         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9935
9936         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9937                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9938
9939 out:
9940         /*
9941          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9942          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9943          * pretend we pulled a task.
9944          */
9945         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9946                 pulled_task = 1;
9947
9948         /* Move the next balance forward */
9949         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9950                 this_rq->next_balance = next_balance;
9951
9952         /* Is there a task of a high priority class? */
9953         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9954                 pulled_task = -1;
9955
9956         if (pulled_task)
9957                 this_rq->idle_stamp = 0;
9958
9959         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9960
9961         return pulled_task;
9962 }
9963
9964 /*
9965  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9966  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9967  */
9968 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9969 {
9970         struct rq *this_rq = this_rq();
9971         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9972                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9973
9974         /*
9975          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9976          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9977          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9978          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9979          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9980          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9981          */
9982         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9983                 return;
9984
9985         /* normal load balance */
9986         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9987         rebalance_domains(this_rq, idle);
9988 }
9989
9990 /*
9991  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9992  */
9993 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9994 {
9995         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9996         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9997                 return;
9998
9999         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10000                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10001
10002         nohz_balancer_kick(rq);
10003 }
10004
10005 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10006 {
10007         update_sysctl();
10008
10009         update_runtime_enabled(rq);
10010 }
10011
10012 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10013 {
10014         update_sysctl();
10015
10016         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10017         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10018 }
10019
10020 #endif /* CONFIG_SMP */
10021
10022 /*
10023  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10024  *
10025  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10026  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10027  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10028  * parameters.
10029  */
10030 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10031 {
10032         struct cfs_rq *cfs_rq;
10033         struct sched_entity *se = &curr->se;
10034
10035         for_each_sched_entity(se) {
10036                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10037                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10038         }
10039
10040         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10041                 task_tick_numa(rq, curr);
10042
10043         update_misfit_status(curr, rq);
10044         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10045 }
10046
10047 /*
10048  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10049  *  - child not yet on the tasklist
10050  *  - preemption disabled
10051  */
10052 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10053 {
10054         struct cfs_rq *cfs_rq;
10055         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10056         struct rq *rq = this_rq();
10057         struct rq_flags rf;
10058
10059         rq_lock(rq, &rf);
10060         update_rq_clock(rq);
10061
10062         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10063         curr = cfs_rq->curr;
10064         if (curr) {
10065                 update_curr(cfs_rq);
10066                 se->vruntime = curr->vruntime;
10067         }
10068         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10069
10070         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10071                 /*
10072                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10073                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10074                  */
10075                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10076                 resched_curr(rq);
10077         }
10078
10079         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10080         rq_unlock(rq, &rf);
10081 }
10082
10083 /*
10084  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10085  * the current task.
10086  */
10087 static void
10088 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10089 {
10090         if (!task_on_rq_queued(p))
10091                 return;
10092
10093         /*
10094          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10095          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10096          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10097          */
10098         if (rq->curr == p) {
10099                 if (p->prio > oldprio)
10100                         resched_curr(rq);
10101         } else
10102                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10103 }
10104
10105 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10106 {
10107         struct sched_entity *se = &p->se;
10108
10109         /*
10110          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10111          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10112          * vruntime.
10113          */
10114         if (p->on_rq)
10115                 return true;
10116
10117         /*
10118          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10119          * But there are some cases where it has already been normalized:
10120          *
10121          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10122          *   wake_up_new_task().
10123          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10124          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10125          */
10126         if (!se->sum_exec_runtime ||
10127             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10128                 return true;
10129
10130         return false;
10131 }
10132
10133 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10134 /*
10135  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10136  * visible to the root
10137  */
10138 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10139 {
10140         struct cfs_rq *cfs_rq;
10141
10142         /* Start to propagate at parent */
10143         se = se->parent;
10144
10145         for_each_sched_entity(se) {
10146                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10147
10148                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10149                         break;
10150
10151                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10152         }
10153 }
10154 #else
10155 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10156 #endif
10157
10158 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10159 {
10160         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10161
10162         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10163         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10164         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10165         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10166         propagate_entity_cfs_rq(se);
10167 }
10168
10169 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10170 {
10171         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10172
10173 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10174         /*
10175          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10176          * class maintain depth value), reset depth properly.
10177          */
10178         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10179 #endif
10180
10181         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10182         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10183         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10184         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10185         propagate_entity_cfs_rq(se);
10186 }
10187
10188 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10189 {
10190         struct sched_entity *se = &p->se;
10191         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10192
10193         if (!vruntime_normalized(p)) {
10194                 /*
10195                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10196                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10197                  */
10198                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10199                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10200         }
10201
10202         detach_entity_cfs_rq(se);
10203 }
10204
10205 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10206 {
10207         struct sched_entity *se = &p->se;
10208         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10209
10210         attach_entity_cfs_rq(se);
10211
10212         if (!vruntime_normalized(p))
10213                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10214 }
10215
10216 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10217 {
10218         detach_task_cfs_rq(p);
10219 }
10220
10221 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10222 {
10223         attach_task_cfs_rq(p);
10224
10225         if (task_on_rq_queued(p)) {
10226                 /*
10227                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10228                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10229                  * if we can still preempt the current task.
10230                  */
10231                 if (rq->curr == p)
10232                         resched_curr(rq);
10233                 else
10234                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10235         }
10236 }
10237
10238 /* Account for a task changing its policy or group.
10239  *
10240  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10241  * migrates between groups/classes.
10242  */
10243 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10244 {
10245         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10246
10247         for_each_sched_entity(se) {
10248                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10249
10250                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10251                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10252                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10253         }
10254 }
10255
10256 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10257 {
10258         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10259         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10260 #ifndef CONFIG_64BIT
10261         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10262 #endif
10263 #ifdef CONFIG_SMP
10264         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10265 #endif
10266 }
10267
10268 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10269 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10270 {
10271         struct sched_entity *se = &p->se;
10272
10273         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10274         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10275 }
10276
10277 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10278 {
10279         detach_task_cfs_rq(p);
10280         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10281
10282 #ifdef CONFIG_SMP
10283         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10284         p->se.avg.last_update_time = 0;
10285 #endif
10286         attach_task_cfs_rq(p);
10287 }
10288
10289 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10290 {
10291         switch (type) {
10292         case TASK_SET_GROUP:
10293                 task_set_group_fair(p);
10294                 break;
10295
10296         case TASK_MOVE_GROUP:
10297                 task_move_group_fair(p);
10298                 break;
10299         }
10300 }
10301
10302 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10303 {
10304         int i;
10305
10306         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10307
10308         for_each_possible_cpu(i) {
10309                 if (tg->cfs_rq)
10310                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10311                 if (tg->se)
10312                         kfree(tg->se[i]);
10313         }
10314
10315         kfree(tg->cfs_rq);
10316         kfree(tg->se);
10317 }
10318
10319 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10320 {
10321         struct sched_entity *se;
10322         struct cfs_rq *cfs_rq;
10323         int i;
10324
10325         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10326         if (!tg->cfs_rq)
10327                 goto err;
10328         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10329         if (!tg->se)
10330                 goto err;
10331
10332         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10333
10334         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10335
10336         for_each_possible_cpu(i) {
10337                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10338                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10339                 if (!cfs_rq)
10340                         goto err;
10341
10342                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10343                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10344                 if (!se)
10345                         goto err_free_rq;
10346
10347                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10348                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10349                 init_entity_runnable_average(se);
10350         }
10351
10352         return 1;
10353
10354 err_free_rq:
10355         kfree(cfs_rq);
10356 err:
10357         return 0;
10358 }
10359
10360 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10361 {
10362         struct sched_entity *se;
10363         struct rq *rq;
10364         int i;
10365
10366         for_each_possible_cpu(i) {
10367                 rq = cpu_rq(i);
10368                 se = tg->se[i];
10369
10370                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10371                 update_rq_clock(rq);
10372                 attach_entity_cfs_rq(se);
10373                 sync_throttle(tg, i);
10374                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10375         }
10376 }
10377
10378 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10379 {
10380         unsigned long flags;
10381         struct rq *rq;
10382         int cpu;
10383
10384         for_each_possible_cpu(cpu) {
10385                 if (tg->se[cpu])
10386                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10387
10388                 /*
10389                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10390                  * check on_list without danger of it being re-added.
10391                  */
10392                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10393                         continue;
10394
10395                 rq = cpu_rq(cpu);
10396
10397                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10398                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10399                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10400         }
10401 }
10402
10403 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10404                         struct sched_entity *se, int cpu,
10405                         struct sched_entity *parent)
10406 {
10407         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10408
10409         cfs_rq->tg = tg;
10410         cfs_rq->rq = rq;
10411         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10412
10413         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10414         tg->se[cpu] = se;
10415
10416         /* se could be NULL for root_task_group */
10417         if (!se)
10418                 return;
10419
10420         if (!parent) {
10421                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10422                 se->depth = 0;
10423         } else {
10424                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10425                 se->depth = parent->depth + 1;
10426         }
10427
10428         se->my_q = cfs_rq;
10429         /* guarantee group entities always have weight */
10430         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10431         se->parent = parent;
10432 }
10433
10434 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10435
10436 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10437 {
10438         int i;
10439
10440         /*
10441          * We can't change the weight of the root cgroup.
10442          */
10443         if (!tg->se[0])
10444                 return -EINVAL;
10445
10446         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10447
10448         mutex_lock(&shares_mutex);
10449         if (tg->shares == shares)
10450                 goto done;
10451
10452         tg->shares = shares;
10453         for_each_possible_cpu(i) {
10454                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10455                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10456                 struct rq_flags rf;
10457
10458                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10459                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10460                 update_rq_clock(rq);
10461                 for_each_sched_entity(se) {
10462                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10463                         update_cfs_group(se);
10464                 }
10465                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10466         }
10467
10468 done:
10469         mutex_unlock(&shares_mutex);
10470         return 0;
10471 }
10472 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10473
10474 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10475
10476 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10477 {
10478         return 1;
10479 }
10480
10481 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10482
10483 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10484
10485 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10486
10487
10488 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10489 {
10490         struct sched_entity *se = &task->se;
10491         unsigned int rr_interval = 0;
10492
10493         /*
10494          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10495          * idle runqueue:
10496          */
10497         if (rq->cfs.load.weight)
10498                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10499
10500         return rr_interval;
10501 }
10502
10503 /*
10504  * All the scheduling class methods:
10505  */
10506 const struct sched_class fair_sched_class = {
10507         .next                   = &idle_sched_class,
10508         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10509         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10510         .yield_task             = yield_task_fair,
10511         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10512
10513         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10514
10515         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10516         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10517
10518 #ifdef CONFIG_SMP
10519         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10520         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10521
10522         .rq_online              = rq_online_fair,
10523         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10524
10525         .task_dead              = task_dead_fair,
10526         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10527 #endif
10528
10529         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10530         .task_tick              = task_tick_fair,
10531         .task_fork              = task_fork_fair,
10532
10533         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10534         .switched_from          = switched_from_fair,
10535         .switched_to            = switched_to_fair,
10536
10537         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10538
10539         .update_curr            = update_curr_fair,
10540
10541 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10542         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10543 #endif
10544 };
10545
10546 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10547 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10548 {
10549         struct cfs_rq *cfs_rq;
10550
10551         rcu_read_lock();
10552         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
10553                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10554         rcu_read_unlock();
10555 }
10556
10557 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10558 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10559 {
10560         int node;
10561         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10562
10563         for_each_online_node(node) {
10564                 if (p->numa_faults) {
10565                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10566                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10567                 }
10568                 if (p->numa_group) {
10569                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10570                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10571                 }
10572                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10573         }
10574 }
10575 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10576 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10577
10578 __init void init_sched_fair_class(void)
10579 {
10580 #ifdef CONFIG_SMP
10581         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10582
10583 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10584         nohz.next_balance = jiffies;
10585         nohz.next_blocked = jiffies;
10586         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10587 #endif
10588 #endif /* SMP */
10589
10590 }