Merge tag 'perf-urgent-for-mingo-5.4-20191001' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97
98 /*
99  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
100  *
101  * (default: ~20%)
102  */
103 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
104
105 #endif
106
107 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
108 /*
109  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
110  * each time a cfs_rq requests quota.
111  *
112  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
113  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
114  * we will always only issue the remaining available time.
115  *
116  * (default: 5 msec, units: microseconds)
117  */
118 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
119 #endif
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
252 {
253         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
254         return container_of(se, struct task_struct, se);
255 }
256
257 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
258 #define for_each_sched_entity(se) \
259                 for (; se; se = se->parent)
260
261 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
262 {
263         return p->se.cfs_rq;
264 }
265
266 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
267 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
268 {
269         return se->cfs_rq;
270 }
271
272 /* runqueue "owned" by this group */
273 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
274 {
275         return grp->my_q;
276 }
277
278 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
279 {
280         if (!path)
281                 return;
282
283         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
284                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
285         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
286                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
287         else
288                 strlcpy(path, "(null)", len);
289 }
290
291 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
292 {
293         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
294         int cpu = cpu_of(rq);
295
296         if (cfs_rq->on_list)
297                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
298
299         cfs_rq->on_list = 1;
300
301         /*
302          * Ensure we either appear before our parent (if already
303          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
304          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
305          * reduces this to two cases and a special case for the root
306          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
307          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
308          * to a tree or when we reach the top of the tree
309          */
310         if (cfs_rq->tg->parent &&
311             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
312                 /*
313                  * If parent is already on the list, we add the child
314                  * just before. Thanks to circular linked property of
315                  * the list, this means to put the child at the tail
316                  * of the list that starts by parent.
317                  */
318                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
319                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
320                 /*
321                  * The branch is now connected to its tree so we can
322                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
323                  * list.
324                  */
325                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
326                 return true;
327         }
328
329         if (!cfs_rq->tg->parent) {
330                 /*
331                  * cfs rq without parent should be put
332                  * at the tail of the list.
333                  */
334                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
335                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
336                 /*
337                  * We have reach the top of a tree so we can reset
338                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
339                  */
340                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
341                 return true;
342         }
343
344         /*
345          * The parent has not already been added so we want to
346          * make sure that it will be put after us.
347          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
348          * where we will add parent.
349          */
350         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
351         /*
352          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
353          * of the branch
354          */
355         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
356         return false;
357 }
358
359 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
360 {
361         if (cfs_rq->on_list) {
362                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
363
364                 /*
365                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
366                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
367                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
368                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
369                  * at the end of the enqueue.
370                  */
371                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
372                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
373
374                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
375                 cfs_rq->on_list = 0;
376         }
377 }
378
379 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
380 {
381         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
382 }
383
384 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
385 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
386         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
387                                  leaf_cfs_rq_list)
388
389 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
390 static inline struct cfs_rq *
391 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
392 {
393         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
394                 return se->cfs_rq;
395
396         return NULL;
397 }
398
399 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
400 {
401         return se->parent;
402 }
403
404 static void
405 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
406 {
407         int se_depth, pse_depth;
408
409         /*
410          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
411          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
412          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
413          * parent.
414          */
415
416         /* First walk up until both entities are at same depth */
417         se_depth = (*se)->depth;
418         pse_depth = (*pse)->depth;
419
420         while (se_depth > pse_depth) {
421                 se_depth--;
422                 *se = parent_entity(*se);
423         }
424
425         while (pse_depth > se_depth) {
426                 pse_depth--;
427                 *pse = parent_entity(*pse);
428         }
429
430         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
431                 *se = parent_entity(*se);
432                 *pse = parent_entity(*pse);
433         }
434 }
435
436 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
437
438 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
439 {
440         return container_of(se, struct task_struct, se);
441 }
442
443 #define for_each_sched_entity(se) \
444                 for (; se; se = NULL)
445
446 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
447 {
448         return &task_rq(p)->cfs;
449 }
450
451 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
452 {
453         struct task_struct *p = task_of(se);
454         struct rq *rq = task_rq(p);
455
456         return &rq->cfs;
457 }
458
459 /* runqueue "owned" by this group */
460 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
461 {
462         return NULL;
463 }
464
465 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
466 {
467         if (path)
468                 strlcpy(path, "(null)", len);
469 }
470
471 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
472 {
473         return true;
474 }
475
476 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478 }
479
480 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
481 {
482 }
483
484 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
485                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
486
487 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
488 {
489         return NULL;
490 }
491
492 static inline void
493 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
494 {
495 }
496
497 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
498
499 static __always_inline
500 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
501
502 /**************************************************************
503  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
504  */
505
506 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
507 {
508         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
509         if (delta > 0)
510                 max_vruntime = vruntime;
511
512         return max_vruntime;
513 }
514
515 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
516 {
517         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
518         if (delta < 0)
519                 min_vruntime = vruntime;
520
521         return min_vruntime;
522 }
523
524 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
525                                 struct sched_entity *b)
526 {
527         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
528 }
529
530 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
531 {
532         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
533         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
534
535         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
536
537         if (curr) {
538                 if (curr->on_rq)
539                         vruntime = curr->vruntime;
540                 else
541                         curr = NULL;
542         }
543
544         if (leftmost) { /* non-empty tree */
545                 struct sched_entity *se;
546                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
547
548                 if (!curr)
549                         vruntime = se->vruntime;
550                 else
551                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
552         }
553
554         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
555         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
556 #ifndef CONFIG_64BIT
557         smp_wmb();
558         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
559 #endif
560 }
561
562 /*
563  * Enqueue an entity into the rb-tree:
564  */
565 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
566 {
567         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
568         struct rb_node *parent = NULL;
569         struct sched_entity *entry;
570         bool leftmost = true;
571
572         /*
573          * Find the right place in the rbtree:
574          */
575         while (*link) {
576                 parent = *link;
577                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
578                 /*
579                  * We dont care about collisions. Nodes with
580                  * the same key stay together.
581                  */
582                 if (entity_before(se, entry)) {
583                         link = &parent->rb_left;
584                 } else {
585                         link = &parent->rb_right;
586                         leftmost = false;
587                 }
588         }
589
590         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
591         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
592                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
593 }
594
595 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
596 {
597         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
598 }
599
600 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
601 {
602         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
603
604         if (!left)
605                 return NULL;
606
607         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
608 }
609
610 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
611 {
612         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
613
614         if (!next)
615                 return NULL;
616
617         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
618 }
619
620 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
621 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
622 {
623         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
624
625         if (!last)
626                 return NULL;
627
628         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
629 }
630
631 /**************************************************************
632  * Scheduling class statistics methods:
633  */
634
635 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
636                 void __user *buffer, size_t *lenp,
637                 loff_t *ppos)
638 {
639         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
640         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
641
642         if (ret || !write)
643                 return ret;
644
645         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
646                                         sysctl_sched_min_granularity);
647
648 #define WRT_SYSCTL(name) \
649         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
650         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
651         WRT_SYSCTL(sched_latency);
652         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
653 #undef WRT_SYSCTL
654
655         return 0;
656 }
657 #endif
658
659 /*
660  * delta /= w
661  */
662 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
663 {
664         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
665                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
666
667         return delta;
668 }
669
670 /*
671  * The idea is to set a period in which each task runs once.
672  *
673  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
674  * this period because otherwise the slices get too small.
675  *
676  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
677  */
678 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
679 {
680         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
681                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
682         else
683                 return sysctl_sched_latency;
684 }
685
686 /*
687  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
688  * proportional to the weight.
689  *
690  * s = p*P[w/rw]
691  */
692 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
693 {
694         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
695
696         for_each_sched_entity(se) {
697                 struct load_weight *load;
698                 struct load_weight lw;
699
700                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
701                 load = &cfs_rq->load;
702
703                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
704                         lw = cfs_rq->load;
705
706                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
707                         load = &lw;
708                 }
709                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
710         }
711         return slice;
712 }
713
714 /*
715  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
716  *
717  * vs = s/w
718  */
719 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
720 {
721         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
722 }
723
724 #include "pelt.h"
725 #ifdef CONFIG_SMP
726
727 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
728 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
729 static unsigned long capacity_of(int cpu);
730
731 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
732 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
733 {
734         struct sched_avg *sa = &se->avg;
735
736         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
737
738         /*
739          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
740          * they get a chance to stabilize to their real load level.
741          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
742          * nothing has been attached to the task group yet.
743          */
744         if (entity_is_task(se))
745                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
746
747         se->runnable_weight = se->load.weight;
748
749         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
750 }
751
752 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
753
754 /*
755  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
756  * based on the cfs_rq's current util_avg:
757  *
758  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
759  *
760  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
761  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
762  * as when the series is a harmonic series.
763  *
764  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
765  * only 1/2 of the left utilization budget:
766  *
767  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
768  *
769  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
770  *
771  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
772  * the beginning would be like:
773  *
774  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
775  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
776  *
777  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
778  * if util_avg > util_avg_cap.
779  */
780 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
781 {
782         struct sched_entity *se = &p->se;
783         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
784         struct sched_avg *sa = &se->avg;
785         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
786         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
787
788         if (cap > 0) {
789                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
790                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
791                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
792
793                         if (sa->util_avg > cap)
794                                 sa->util_avg = cap;
795                 } else {
796                         sa->util_avg = cap;
797                 }
798         }
799
800         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
801                 /*
802                  * For !fair tasks do:
803                  *
804                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
805                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
806                 switched_from_fair(rq, p);
807                  *
808                  * such that the next switched_to_fair() has the
809                  * expected state.
810                  */
811                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
812                 return;
813         }
814
815         attach_entity_cfs_rq(se);
816 }
817
818 #else /* !CONFIG_SMP */
819 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
820 {
821 }
822 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
823 {
824 }
825 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
826 {
827 }
828 #endif /* CONFIG_SMP */
829
830 /*
831  * Update the current task's runtime statistics.
832  */
833 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
834 {
835         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
836         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
837         u64 delta_exec;
838
839         if (unlikely(!curr))
840                 return;
841
842         delta_exec = now - curr->exec_start;
843         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
844                 return;
845
846         curr->exec_start = now;
847
848         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
849                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
850
851         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
852         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
853
854         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
855         update_min_vruntime(cfs_rq);
856
857         if (entity_is_task(curr)) {
858                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
859
860                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
861                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
862                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
863         }
864
865         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
866 }
867
868 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
869 {
870         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
871 }
872
873 static inline void
874 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
875 {
876         u64 wait_start, prev_wait_start;
877
878         if (!schedstat_enabled())
879                 return;
880
881         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
882         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
883
884         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
885             likely(wait_start > prev_wait_start))
886                 wait_start -= prev_wait_start;
887
888         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
889 }
890
891 static inline void
892 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
893 {
894         struct task_struct *p;
895         u64 delta;
896
897         if (!schedstat_enabled())
898                 return;
899
900         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
901
902         if (entity_is_task(se)) {
903                 p = task_of(se);
904                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
905                         /*
906                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
907                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
908                          * prior to migration.
909                          */
910                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
911                         return;
912                 }
913                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
914         }
915
916         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
917                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
918         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
919         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
920         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
921 }
922
923 static inline void
924 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
925 {
926         struct task_struct *tsk = NULL;
927         u64 sleep_start, block_start;
928
929         if (!schedstat_enabled())
930                 return;
931
932         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
933         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
934
935         if (entity_is_task(se))
936                 tsk = task_of(se);
937
938         if (sleep_start) {
939                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
940
941                 if ((s64)delta < 0)
942                         delta = 0;
943
944                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
945                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
946
947                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
948                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
949
950                 if (tsk) {
951                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
952                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
953                 }
954         }
955         if (block_start) {
956                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
957
958                 if ((s64)delta < 0)
959                         delta = 0;
960
961                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
962                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
963
964                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
965                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
966
967                 if (tsk) {
968                         if (tsk->in_iowait) {
969                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
970                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
971                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
972                         }
973
974                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
975
976                         /*
977                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
978                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
979                          * amount of time that the task spent sleeping:
980                          */
981                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
982                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
983                                                 (void *)get_wchan(tsk),
984                                                 delta >> 20);
985                         }
986                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
987                 }
988         }
989 }
990
991 /*
992  * Task is being enqueued - update stats:
993  */
994 static inline void
995 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
996 {
997         if (!schedstat_enabled())
998                 return;
999
1000         /*
1001          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1002          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1003          */
1004         if (se != cfs_rq->curr)
1005                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1006
1007         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1008                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1009 }
1010
1011 static inline void
1012 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1013 {
1014
1015         if (!schedstat_enabled())
1016                 return;
1017
1018         /*
1019          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1020          * waiting task:
1021          */
1022         if (se != cfs_rq->curr)
1023                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1024
1025         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1026                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1027
1028                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1029                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1030                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1031                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1032                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1033                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1034         }
1035 }
1036
1037 /*
1038  * We are picking a new current task - update its stats:
1039  */
1040 static inline void
1041 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1042 {
1043         /*
1044          * We are starting a new run period:
1045          */
1046         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1047 }
1048
1049 /**************************************************
1050  * Scheduling class queueing methods:
1051  */
1052
1053 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1054 /*
1055  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1056  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1057  * numa_balancing_scan_size.
1058  */
1059 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1060 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1061
1062 /* Portion of address space to scan in MB */
1063 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1064
1065 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1066 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1067
1068 struct numa_group {
1069         refcount_t refcount;
1070
1071         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1072         int nr_tasks;
1073         pid_t gid;
1074         int active_nodes;
1075
1076         struct rcu_head rcu;
1077         unsigned long total_faults;
1078         unsigned long max_faults_cpu;
1079         /*
1080          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1081          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1082          * more by CPU use than by memory faults.
1083          */
1084         unsigned long *faults_cpu;
1085         unsigned long faults[0];
1086 };
1087
1088 /*
1089  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1090  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1091  */
1092 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1093 {
1094         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1095                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1096 }
1097
1098 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1099 {
1100         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1101 }
1102
1103 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1104 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1105
1106 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1107 {
1108         unsigned long rss = 0;
1109         unsigned long nr_scan_pages;
1110
1111         /*
1112          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1113          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1114          * on resident pages
1115          */
1116         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1117         rss = get_mm_rss(p->mm);
1118         if (!rss)
1119                 rss = nr_scan_pages;
1120
1121         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1122         return rss / nr_scan_pages;
1123 }
1124
1125 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1126 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1127
1128 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1129 {
1130         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1131         unsigned int scan, floor;
1132         unsigned int windows = 1;
1133
1134         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1135                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1136         floor = 1000 / windows;
1137
1138         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1139         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1140 }
1141
1142 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1143 {
1144         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1145         unsigned long period = smin;
1146         struct numa_group *ng;
1147
1148         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1149         rcu_read_lock();
1150         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1151         if (ng) {
1152                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1153                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1154
1155                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1156                 period *= shared + 1;
1157                 period /= private + shared + 1;
1158         }
1159         rcu_read_unlock();
1160
1161         return max(smin, period);
1162 }
1163
1164 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1165 {
1166         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1167         unsigned long smax;
1168         struct numa_group *ng;
1169
1170         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1171         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1172
1173         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1174         ng = deref_curr_numa_group(p);
1175         if (ng) {
1176                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1177                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1178                 unsigned long period = smax;
1179
1180                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1181                 period *= shared + 1;
1182                 period /= private + shared + 1;
1183
1184                 smax = max(smax, period);
1185         }
1186
1187         return max(smin, smax);
1188 }
1189
1190 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1191 {
1192         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1193         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1194 }
1195
1196 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1197 {
1198         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1199         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1200 }
1201
1202 /* Shared or private faults. */
1203 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1204
1205 /* Memory and CPU locality */
1206 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1207
1208 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1209 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1210
1211 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1212 {
1213         struct numa_group *ng;
1214         pid_t gid = 0;
1215
1216         rcu_read_lock();
1217         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1218         if (ng)
1219                 gid = ng->gid;
1220         rcu_read_unlock();
1221
1222         return gid;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1227  * occupy the first half of the array. The second half of the
1228  * array is for current counters, which are averaged into the
1229  * first set by task_numa_placement.
1230  */
1231 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1232 {
1233         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1234 }
1235
1236 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1237 {
1238         if (!p->numa_faults)
1239                 return 0;
1240
1241         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1242                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1243 }
1244
1245 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1246 {
1247         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1248
1249         if (!ng)
1250                 return 0;
1251
1252         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1253                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1254 }
1255
1256 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1257 {
1258         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1259                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1260 }
1261
1262 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1263 {
1264         unsigned long faults = 0;
1265         int node;
1266
1267         for_each_online_node(node) {
1268                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1269         }
1270
1271         return faults;
1272 }
1273
1274 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1275 {
1276         unsigned long faults = 0;
1277         int node;
1278
1279         for_each_online_node(node) {
1280                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1281         }
1282
1283         return faults;
1284 }
1285
1286 /*
1287  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1288  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1289  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1290  */
1291 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1292
1293 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1294 {
1295         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1296 }
1297
1298 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1299 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1300                                         int maxdist, bool task)
1301 {
1302         unsigned long score = 0;
1303         int node;
1304
1305         /*
1306          * All nodes are directly connected, and the same distance
1307          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1308          */
1309         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1310                 return 0;
1311
1312         /*
1313          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1314          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1315          */
1316         for_each_online_node(node) {
1317                 unsigned long faults;
1318                 int dist = node_distance(nid, node);
1319
1320                 /*
1321                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1322                  * for placement; nid was already counted.
1323                  */
1324                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1325                         continue;
1326
1327                 /*
1328                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1329                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1330                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1331                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1332                  * of each group. Skip other nodes.
1333                  */
1334                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1335                                         dist >= maxdist)
1336                         continue;
1337
1338                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1339                 if (task)
1340                         faults = task_faults(p, node);
1341                 else
1342                         faults = group_faults(p, node);
1343
1344                 /*
1345                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1346                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1347                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1348                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1349                  * The further away a node is, the less the faults count.
1350                  * This seems to result in good task placement.
1351                  */
1352                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1353                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1354                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1355                 }
1356
1357                 score += faults;
1358         }
1359
1360         return score;
1361 }
1362
1363 /*
1364  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1365  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1366  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1367  * evenly spread out between numa nodes.
1368  */
1369 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1370                                         int dist)
1371 {
1372         unsigned long faults, total_faults;
1373
1374         if (!p->numa_faults)
1375                 return 0;
1376
1377         total_faults = p->total_numa_faults;
1378
1379         if (!total_faults)
1380                 return 0;
1381
1382         faults = task_faults(p, nid);
1383         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1384
1385         return 1000 * faults / total_faults;
1386 }
1387
1388 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1389                                          int dist)
1390 {
1391         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1392         unsigned long faults, total_faults;
1393
1394         if (!ng)
1395                 return 0;
1396
1397         total_faults = ng->total_faults;
1398
1399         if (!total_faults)
1400                 return 0;
1401
1402         faults = group_faults(p, nid);
1403         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1404
1405         return 1000 * faults / total_faults;
1406 }
1407
1408 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1409                                 int src_nid, int dst_cpu)
1410 {
1411         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1412         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1413         int last_cpupid, this_cpupid;
1414
1415         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1416         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1417
1418         /*
1419          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1420          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1421          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1422          * executed below.
1423          */
1424         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1425             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1426                 return true;
1427
1428         /*
1429          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1430          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1431          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1432          *
1433          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1434          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1435          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1436          *
1437          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1438          * same result twice in a row, given these samples are fully
1439          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1440          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1441          *
1442          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1443          * act on an unlikely task<->page relation.
1444          */
1445         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1446                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1447                 return false;
1448
1449         /* Always allow migrate on private faults */
1450         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1451                 return true;
1452
1453         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1454         if (!ng)
1455                 return true;
1456
1457         /*
1458          * Destination node is much more heavily used than the source
1459          * node? Allow migration.
1460          */
1461         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1462                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1463                 return true;
1464
1465         /*
1466          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1467          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1468          *
1469          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1470          * --------------- * - > ---------------
1471          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1472          */
1473         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1474                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1475 }
1476
1477 static unsigned long cpu_runnable_load(struct rq *rq);
1478
1479 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1480 struct numa_stats {
1481         unsigned long load;
1482
1483         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1484         unsigned long compute_capacity;
1485 };
1486
1487 /*
1488  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1489  */
1490 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1491 {
1492         int cpu;
1493
1494         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1495         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1496                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1497
1498                 ns->load += cpu_runnable_load(rq);
1499                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1500         }
1501
1502 }
1503
1504 struct task_numa_env {
1505         struct task_struct *p;
1506
1507         int src_cpu, src_nid;
1508         int dst_cpu, dst_nid;
1509
1510         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1511
1512         int imbalance_pct;
1513         int dist;
1514
1515         struct task_struct *best_task;
1516         long best_imp;
1517         int best_cpu;
1518 };
1519
1520 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1521                              struct task_struct *p, long imp)
1522 {
1523         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1524
1525         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1526         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1527                 return;
1528
1529         /*
1530          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1531          * found a better CPU to move/swap.
1532          */
1533         if (env->best_cpu != -1) {
1534                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1535                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1536         }
1537
1538         if (env->best_task)
1539                 put_task_struct(env->best_task);
1540         if (p)
1541                 get_task_struct(p);
1542
1543         env->best_task = p;
1544         env->best_imp = imp;
1545         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1546 }
1547
1548 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1549                                 struct task_numa_env *env)
1550 {
1551         long imb, old_imb;
1552         long orig_src_load, orig_dst_load;
1553         long src_capacity, dst_capacity;
1554
1555         /*
1556          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1557          *
1558          * src_load        dst_load
1559          * ------------ vs ---------
1560          * src_capacity    dst_capacity
1561          */
1562         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1563         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1564
1565         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1566
1567         orig_src_load = env->src_stats.load;
1568         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1569
1570         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1571
1572         /* Would this change make things worse? */
1573         return (imb > old_imb);
1574 }
1575
1576 /*
1577  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1578  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1579  * Used to deter task migration.
1580  */
1581 #define SMALLIMP        30
1582
1583 /*
1584  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1585  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1586  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1587  * be exchanged with the source task
1588  */
1589 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1590                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1591 {
1592         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1593         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1594         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1595         struct task_struct *cur;
1596         long src_load, dst_load;
1597         int dist = env->dist;
1598         long moveimp = imp;
1599         long load;
1600
1601         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1602                 return;
1603
1604         rcu_read_lock();
1605         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1606         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1607                 cur = NULL;
1608
1609         /*
1610          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1611          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1612          */
1613         if (cur == env->p)
1614                 goto unlock;
1615
1616         if (!cur) {
1617                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1618                         goto assign;
1619                 else
1620                         goto unlock;
1621         }
1622
1623         /*
1624          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1625          * source and destination node. Calculate the total differential for
1626          * the source task and potential destination task. The more negative
1627          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1628          * be incurred if the tasks were swapped.
1629          */
1630         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1631         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1632                 goto unlock;
1633
1634         /*
1635          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1636          * in any group then look only at task weights.
1637          */
1638         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1639         if (cur_ng == p_ng) {
1640                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1641                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1642                 /*
1643                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1644                  * tasks within a group over tiny differences.
1645                  */
1646                 if (cur_ng)
1647                         imp -= imp / 16;
1648         } else {
1649                 /*
1650                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1651                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1652                  */
1653                 if (cur_ng && p_ng)
1654                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1655                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1656                 else
1657                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1658                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1659         }
1660
1661         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1662                 imp = moveimp;
1663                 cur = NULL;
1664                 goto assign;
1665         }
1666
1667         /*
1668          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1669          * task migration might only result in ping pong
1670          * of tasks and also hurt performance due to cache
1671          * misses.
1672          */
1673         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1674                 goto unlock;
1675
1676         /*
1677          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1678          */
1679         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1680         if (!load)
1681                 goto assign;
1682
1683         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1684         src_load = env->src_stats.load - load;
1685
1686         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1687                 goto unlock;
1688
1689 assign:
1690         /*
1691          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1692          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1693          */
1694         if (!cur) {
1695                 /*
1696                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1697                  * can be used from IRQ context.
1698                  */
1699                 local_irq_disable();
1700                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1701                                                    env->dst_cpu);
1702                 local_irq_enable();
1703         }
1704
1705         task_numa_assign(env, cur, imp);
1706 unlock:
1707         rcu_read_unlock();
1708 }
1709
1710 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1711                                 long taskimp, long groupimp)
1712 {
1713         long src_load, dst_load, load;
1714         bool maymove = false;
1715         int cpu;
1716
1717         load = task_h_load(env->p);
1718         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1719         src_load = env->src_stats.load - load;
1720
1721         /*
1722          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1723          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1724          */
1725         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1726
1727         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1728                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1729                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1730                         continue;
1731
1732                 env->dst_cpu = cpu;
1733                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1734         }
1735 }
1736
1737 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1738 {
1739         struct task_numa_env env = {
1740                 .p = p,
1741
1742                 .src_cpu = task_cpu(p),
1743                 .src_nid = task_node(p),
1744
1745                 .imbalance_pct = 112,
1746
1747                 .best_task = NULL,
1748                 .best_imp = 0,
1749                 .best_cpu = -1,
1750         };
1751         unsigned long taskweight, groupweight;
1752         struct sched_domain *sd;
1753         long taskimp, groupimp;
1754         struct numa_group *ng;
1755         struct rq *best_rq;
1756         int nid, ret, dist;
1757
1758         /*
1759          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1760          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1761          *
1762          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1763          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1764          * to satisfy here.
1765          */
1766         rcu_read_lock();
1767         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1768         if (sd)
1769                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1770         rcu_read_unlock();
1771
1772         /*
1773          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1774          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1775          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1776          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1777          */
1778         if (unlikely(!sd)) {
1779                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1780                 return -EINVAL;
1781         }
1782
1783         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1784         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1785         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1786         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1787         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1788         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1789         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1790         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1791
1792         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1793         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1794
1795         /*
1796          * Look at other nodes in these cases:
1797          * - there is no space available on the preferred_nid
1798          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1799          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1800          *   we need to check other locations.
1801          */
1802         ng = deref_curr_numa_group(p);
1803         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
1804                 for_each_online_node(nid) {
1805                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1806                                 continue;
1807
1808                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1809                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1810                                                 dist != env.dist) {
1811                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1812                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1813                         }
1814
1815                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1816                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1817                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1818                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1819                                 continue;
1820
1821                         env.dist = dist;
1822                         env.dst_nid = nid;
1823                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1824                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1825                 }
1826         }
1827
1828         /*
1829          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1830          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1831          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1832          * settle down.
1833          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1834          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1835          */
1836         if (ng) {
1837                 if (env.best_cpu == -1)
1838                         nid = env.src_nid;
1839                 else
1840                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1841
1842                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1843                         sched_setnuma(p, nid);
1844         }
1845
1846         /* No better CPU than the current one was found. */
1847         if (env.best_cpu == -1)
1848                 return -EAGAIN;
1849
1850         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1851         if (env.best_task == NULL) {
1852                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1853                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1854                 if (ret != 0)
1855                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1856                 return ret;
1857         }
1858
1859         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1860         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1861
1862         if (ret != 0)
1863                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1864         put_task_struct(env.best_task);
1865         return ret;
1866 }
1867
1868 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1869 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1870 {
1871         unsigned long interval = HZ;
1872
1873         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1874         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
1875                 return;
1876
1877         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1878         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1879         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1880
1881         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1882         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1883                 return;
1884
1885         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1886         task_numa_migrate(p);
1887 }
1888
1889 /*
1890  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1891  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1892  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1893  * located.
1894  */
1895 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1896 {
1897         unsigned long faults, max_faults = 0;
1898         int nid, active_nodes = 0;
1899
1900         for_each_online_node(nid) {
1901                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1902                 if (faults > max_faults)
1903                         max_faults = faults;
1904         }
1905
1906         for_each_online_node(nid) {
1907                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1908                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1909                         active_nodes++;
1910         }
1911
1912         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1913         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1918  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1919  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1920  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1921  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1922  */
1923 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1924 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1925
1926 /*
1927  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1928  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1929  * the page accesses are shared with other processes.
1930  * Otherwise, decrease the scan period.
1931  */
1932 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1933                         unsigned long shared, unsigned long private)
1934 {
1935         unsigned int period_slot;
1936         int lr_ratio, ps_ratio;
1937         int diff;
1938
1939         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1940         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1941
1942         /*
1943          * If there were no record hinting faults then either the task is
1944          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1945          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1946          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1947          * node is overloaded. In either case, scan slower
1948          */
1949         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1950                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1951                         p->numa_scan_period << 1);
1952
1953                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1954                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1955
1956                 return;
1957         }
1958
1959         /*
1960          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1961          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1962          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1963          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1964          */
1965         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1966         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1967         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1968
1969         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1970                 /*
1971                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1972                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1973                  */
1974                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1975                 if (!slot)
1976                         slot = 1;
1977                 diff = slot * period_slot;
1978         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1979                 /*
1980                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1981                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1982                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1983                  */
1984                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1985                 if (!slot)
1986                         slot = 1;
1987                 diff = slot * period_slot;
1988         } else {
1989                 /*
1990                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1991                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1992                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1993                  */
1994                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1995                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1996         }
1997
1998         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1999                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2000         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2001 }
2002
2003 /*
2004  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2005  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2006  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2007  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2008  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2009  */
2010 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2011 {
2012         u64 runtime, delta, now;
2013         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2014         now = p->se.exec_start;
2015         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2016
2017         if (p->last_task_numa_placement) {
2018                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2019                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2020
2021                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2022                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2023                         *period = 0;
2024         } else {
2025                 delta = p->se.avg.load_sum;
2026                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2027         }
2028
2029         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2030         p->last_task_numa_placement = now;
2031
2032         return delta;
2033 }
2034
2035 /*
2036  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2037  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2038  * otherwise workloads might not converge.
2039  */
2040 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2041 {
2042         nodemask_t nodes;
2043         int dist;
2044
2045         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2046         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2047                 return nid;
2048
2049         /*
2050          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2051          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2052          * both the node itself, and on nearby nodes.
2053          */
2054         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2055                 unsigned long score, max_score = 0;
2056                 int node, max_node = nid;
2057
2058                 dist = sched_max_numa_distance;
2059
2060                 for_each_online_node(node) {
2061                         score = group_weight(p, node, dist);
2062                         if (score > max_score) {
2063                                 max_score = score;
2064                                 max_node = node;
2065                         }
2066                 }
2067                 return max_node;
2068         }
2069
2070         /*
2071          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2072          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2073          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2074          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2075          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2076          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2077          * keep the complexity of the search down.
2078          */
2079         nodes = node_online_map;
2080         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2081                 unsigned long max_faults = 0;
2082                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2083                 int a, b;
2084
2085                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2086                 if (!find_numa_distance(dist))
2087                         continue;
2088
2089                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2090                         unsigned long faults = 0;
2091                         nodemask_t this_group;
2092                         nodes_clear(this_group);
2093
2094                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2095                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2096                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2097                                         faults += group_faults(p, b);
2098                                         node_set(b, this_group);
2099                                         node_clear(b, nodes);
2100                                 }
2101                         }
2102
2103                         /* Remember the top group. */
2104                         if (faults > max_faults) {
2105                                 max_faults = faults;
2106                                 max_group = this_group;
2107                                 /*
2108                                  * subtle: at the smallest distance there is
2109                                  * just one node left in each "group", the
2110                                  * winner is the preferred nid.
2111                                  */
2112                                 nid = a;
2113                         }
2114                 }
2115                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2116                 if (!max_faults)
2117                         break;
2118                 nodes = max_group;
2119         }
2120         return nid;
2121 }
2122
2123 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2124 {
2125         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2126         unsigned long max_faults = 0;
2127         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2128         unsigned long total_faults;
2129         u64 runtime, period;
2130         spinlock_t *group_lock = NULL;
2131         struct numa_group *ng;
2132
2133         /*
2134          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2135          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2136          * that the field is read in a single access:
2137          */
2138         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2139         if (p->numa_scan_seq == seq)
2140                 return;
2141         p->numa_scan_seq = seq;
2142         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2143
2144         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2145                        p->numa_faults_locality[1];
2146         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2147
2148         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2149         ng = deref_curr_numa_group(p);
2150         if (ng) {
2151                 group_lock = &ng->lock;
2152                 spin_lock_irq(group_lock);
2153         }
2154
2155         /* Find the node with the highest number of faults */
2156         for_each_online_node(nid) {
2157                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2158                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2159                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2160                 int priv;
2161
2162                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2163                         long diff, f_diff, f_weight;
2164
2165                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2166                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2167                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2168                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2169
2170                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2171                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2172                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2173                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2174
2175                         /*
2176                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2177                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2178                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2179                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2180                          * faults are less important.
2181                          */
2182                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2183                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2184                                    (total_faults + 1);
2185                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2186                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2187
2188                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2189                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2190                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2191                         p->total_numa_faults += diff;
2192                         if (ng) {
2193                                 /*
2194                                  * safe because we can only change our own group
2195                                  *
2196                                  * mem_idx represents the offset for a given
2197                                  * nid and priv in a specific region because it
2198                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2199                                  */
2200                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2201                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2202                                 ng->total_faults += diff;
2203                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2204                         }
2205                 }
2206
2207                 if (!ng) {
2208                         if (faults > max_faults) {
2209                                 max_faults = faults;
2210                                 max_nid = nid;
2211                         }
2212                 } else if (group_faults > max_faults) {
2213                         max_faults = group_faults;
2214                         max_nid = nid;
2215                 }
2216         }
2217
2218         if (ng) {
2219                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2220                 spin_unlock_irq(group_lock);
2221                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2222         }
2223
2224         if (max_faults) {
2225                 /* Set the new preferred node */
2226                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2227                         sched_setnuma(p, max_nid);
2228         }
2229
2230         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2231 }
2232
2233 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2234 {
2235         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2236 }
2237
2238 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2239 {
2240         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2241                 kfree_rcu(grp, rcu);
2242 }
2243
2244 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2245                         int *priv)
2246 {
2247         struct numa_group *grp, *my_grp;
2248         struct task_struct *tsk;
2249         bool join = false;
2250         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2251         int i;
2252
2253         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2254                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2255                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2256
2257                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2258                 if (!grp)
2259                         return;
2260
2261                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2262                 grp->active_nodes = 1;
2263                 grp->max_faults_cpu = 0;
2264                 spin_lock_init(&grp->lock);
2265                 grp->gid = p->pid;
2266                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2267                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2268                                                 nr_node_ids;
2269
2270                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2271                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2272
2273                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2274
2275                 grp->nr_tasks++;
2276                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2277         }
2278
2279         rcu_read_lock();
2280         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2281
2282         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2283                 goto no_join;
2284
2285         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2286         if (!grp)
2287                 goto no_join;
2288
2289         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2290         if (grp == my_grp)
2291                 goto no_join;
2292
2293         /*
2294          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2295          * the other task will join us.
2296          */
2297         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2298                 goto no_join;
2299
2300         /*
2301          * Tie-break on the grp address.
2302          */
2303         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2304                 goto no_join;
2305
2306         /* Always join threads in the same process. */
2307         if (tsk->mm == current->mm)
2308                 join = true;
2309
2310         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2311         if (flags & TNF_SHARED)
2312                 join = true;
2313
2314         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2315         *priv = !join;
2316
2317         if (join && !get_numa_group(grp))
2318                 goto no_join;
2319
2320         rcu_read_unlock();
2321
2322         if (!join)
2323                 return;
2324
2325         BUG_ON(irqs_disabled());
2326         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2327
2328         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2329                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2330                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2331         }
2332         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2333         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2334
2335         my_grp->nr_tasks--;
2336         grp->nr_tasks++;
2337
2338         spin_unlock(&my_grp->lock);
2339         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2340
2341         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2342
2343         put_numa_group(my_grp);
2344         return;
2345
2346 no_join:
2347         rcu_read_unlock();
2348         return;
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2353  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2354  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2355  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2356  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2357  */
2358 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2359 {
2360         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2361         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2362         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2363         unsigned long flags;
2364         int i;
2365
2366         if (!numa_faults)
2367                 return;
2368
2369         if (grp) {
2370                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2371                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2372                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2373                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2374
2375                 grp->nr_tasks--;
2376                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2377                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2378                 put_numa_group(grp);
2379         }
2380
2381         if (final) {
2382                 p->numa_faults = NULL;
2383                 kfree(numa_faults);
2384         } else {
2385                 p->total_numa_faults = 0;
2386                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2387                         numa_faults[i] = 0;
2388         }
2389 }
2390
2391 /*
2392  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2393  */
2394 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2395 {
2396         struct task_struct *p = current;
2397         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2398         int cpu_node = task_node(current);
2399         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2400         struct numa_group *ng;
2401         int priv;
2402
2403         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2404                 return;
2405
2406         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2407         if (!p->mm)
2408                 return;
2409
2410         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2411         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2412                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2413                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2414
2415                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2416                 if (!p->numa_faults)
2417                         return;
2418
2419                 p->total_numa_faults = 0;
2420                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2421         }
2422
2423         /*
2424          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2425          * to be private if the accessing pid has not changed
2426          */
2427         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2428                 priv = 1;
2429         } else {
2430                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2431                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2432                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2433         }
2434
2435         /*
2436          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2437          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2438          * actively using should be counted as local. This allows the
2439          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2440          */
2441         ng = deref_curr_numa_group(p);
2442         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2443                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2444                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2445                 local = 1;
2446
2447         /*
2448          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2449          * previously failed, or the scheduler moved us.
2450          */
2451         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2452                 task_numa_placement(p);
2453                 numa_migrate_preferred(p);
2454         }
2455
2456         if (migrated)
2457                 p->numa_pages_migrated += pages;
2458         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2459                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2460
2461         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2462         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2463         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2464 }
2465
2466 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2467 {
2468         /*
2469          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2470          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2471          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2472          * much of an issue though, since this is just used for
2473          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2474          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2475          */
2476         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2477         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2478 }
2479
2480 /*
2481  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2482  * Triggered from task_tick_numa().
2483  */
2484 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2485 {
2486         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2487         struct task_struct *p = current;
2488         struct mm_struct *mm = p->mm;
2489         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2490         struct vm_area_struct *vma;
2491         unsigned long start, end;
2492         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2493         long pages, virtpages;
2494
2495         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2496
2497         work->next = work;
2498         /*
2499          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2500          *
2501          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2502          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2503          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2504          * work.
2505          */
2506         if (p->flags & PF_EXITING)
2507                 return;
2508
2509         if (!mm->numa_next_scan) {
2510                 mm->numa_next_scan = now +
2511                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2512         }
2513
2514         /*
2515          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2516          */
2517         migrate = mm->numa_next_scan;
2518         if (time_before(now, migrate))
2519                 return;
2520
2521         if (p->numa_scan_period == 0) {
2522                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2523                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2524         }
2525
2526         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2527         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2528                 return;
2529
2530         /*
2531          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2532          * the next time around.
2533          */
2534         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2535
2536         start = mm->numa_scan_offset;
2537         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2538         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2539         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2540         if (!pages)
2541                 return;
2542
2543
2544         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2545                 return;
2546         vma = find_vma(mm, start);
2547         if (!vma) {
2548                 reset_ptenuma_scan(p);
2549                 start = 0;
2550                 vma = mm->mmap;
2551         }
2552         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2553                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2554                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2555                         continue;
2556                 }
2557
2558                 /*
2559                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2560                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2561                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2562                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2563                  */
2564                 if (!vma->vm_mm ||
2565                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2566                         continue;
2567
2568                 /*
2569                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2570                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2571                  */
2572                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2573                         continue;
2574
2575                 do {
2576                         start = max(start, vma->vm_start);
2577                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2578                         end = min(end, vma->vm_end);
2579                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2580
2581                         /*
2582                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2583                          * hpages that have at least one present PTE that
2584                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2585                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2586                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2587                          * areas faster.
2588                          */
2589                         if (nr_pte_updates)
2590                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2591                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2592
2593                         start = end;
2594                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2595                                 goto out;
2596
2597                         cond_resched();
2598                 } while (end != vma->vm_end);
2599         }
2600
2601 out:
2602         /*
2603          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2604          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2605          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2606          * scanner to the start so check it now.
2607          */
2608         if (vma)
2609                 mm->numa_scan_offset = start;
2610         else
2611                 reset_ptenuma_scan(p);
2612         up_read(&mm->mmap_sem);
2613
2614         /*
2615          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2616          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2617          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2618          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2619          */
2620         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2621                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2622                 p->node_stamp += 32 * diff;
2623         }
2624 }
2625
2626 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2627 {
2628         int mm_users = 0;
2629         struct mm_struct *mm = p->mm;
2630
2631         if (mm) {
2632                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2633                 if (mm_users == 1) {
2634                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2635                         mm->numa_scan_seq = 0;
2636                 }
2637         }
2638         p->node_stamp                   = 0;
2639         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2640         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2641         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2642         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2643         p->numa_faults                  = NULL;
2644         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2645         p->last_task_numa_placement     = 0;
2646         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2647
2648         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2649
2650         /* New address space, reset the preferred nid */
2651         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2652                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2653                 return;
2654         }
2655
2656         /*
2657          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2658          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2659          */
2660         if (mm) {
2661                 unsigned int delay;
2662
2663                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2664                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2665                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2666                 p->node_stamp = delay;
2667         }
2668 }
2669
2670 /*
2671  * Drive the periodic memory faults..
2672  */
2673 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2674 {
2675         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2676         u64 period, now;
2677
2678         /*
2679          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2680          */
2681         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2682                 return;
2683
2684         /*
2685          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2686          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2687          * task needs to have done some actual work before we bother with
2688          * NUMA placement.
2689          */
2690         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2691         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2692
2693         if (now > curr->node_stamp + period) {
2694                 if (!curr->node_stamp)
2695                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2696                 curr->node_stamp += period;
2697
2698                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2699                         task_work_add(curr, work, true);
2700         }
2701 }
2702
2703 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2704 {
2705         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2706         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2707
2708         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2709                 return;
2710
2711         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2712                 return;
2713
2714         if (src_nid == dst_nid)
2715                 return;
2716
2717         /*
2718          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2719          * has completed. This is most likely due to a new task that
2720          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2721          */
2722         if (p->numa_scan_seq) {
2723                 /*
2724                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2725                  * node or if the task was not previously running on
2726                  * the preferred node.
2727                  */
2728                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2729                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2730                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2731                         return;
2732         }
2733
2734         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2735 }
2736
2737 #else
2738 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2739 {
2740 }
2741
2742 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2743 {
2744 }
2745
2746 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2747 {
2748 }
2749
2750 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2751 {
2752 }
2753
2754 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2755
2756 static void
2757 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2758 {
2759         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2760 #ifdef CONFIG_SMP
2761         if (entity_is_task(se)) {
2762                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2763
2764                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2765                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2766         }
2767 #endif
2768         cfs_rq->nr_running++;
2769 }
2770
2771 static void
2772 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2773 {
2774         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2775 #ifdef CONFIG_SMP
2776         if (entity_is_task(se)) {
2777                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2778                 list_del_init(&se->group_node);
2779         }
2780 #endif
2781         cfs_rq->nr_running--;
2782 }
2783
2784 /*
2785  * Signed add and clamp on underflow.
2786  *
2787  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2788  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2789  * values.
2790  */
2791 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2792         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2793         typeof(_val) val = (_val);                              \
2794         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2795                                                                 \
2796         res = var + val;                                        \
2797                                                                 \
2798         if (val < 0 && res > var)                               \
2799                 res = 0;                                        \
2800                                                                 \
2801         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2802 } while (0)
2803
2804 /*
2805  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2806  *
2807  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2808  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2809  * values.
2810  */
2811 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2812         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2813         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2814         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2815         res = var - val;                                        \
2816         if (res > var)                                          \
2817                 res = 0;                                        \
2818         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2819 } while (0)
2820
2821 /*
2822  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2823  *
2824  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2825  * and is thus optimized for local variable updates.
2826  */
2827 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2828         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2829         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2830 } while (0)
2831
2832 #ifdef CONFIG_SMP
2833 static inline void
2834 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2835 {
2836         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2837
2838         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2839         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2840 }
2841
2842 static inline void
2843 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2844 {
2845         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2846
2847         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2848         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2849                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2850 }
2851
2852 static inline void
2853 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2854 {
2855         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2856         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2857 }
2858
2859 static inline void
2860 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2861 {
2862         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2863         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2864 }
2865 #else
2866 static inline void
2867 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2868 static inline void
2869 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2870 static inline void
2871 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2872 static inline void
2873 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2874 #endif
2875
2876 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2877                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2878 {
2879         if (se->on_rq) {
2880                 /* commit outstanding execution time */
2881                 if (cfs_rq->curr == se)
2882                         update_curr(cfs_rq);
2883                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2884                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2885         }
2886         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2887
2888         se->runnable_weight = runnable;
2889         update_load_set(&se->load, weight);
2890
2891 #ifdef CONFIG_SMP
2892         do {
2893                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2894
2895                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2896                 se->avg.runnable_load_avg =
2897                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2898         } while (0);
2899 #endif
2900
2901         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2902         if (se->on_rq) {
2903                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2904                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2905         }
2906 }
2907
2908 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2909 {
2910         struct sched_entity *se = &p->se;
2911         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2912         struct load_weight *load = &se->load;
2913         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2914
2915         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2916         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2917 }
2918
2919 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2920 #ifdef CONFIG_SMP
2921 /*
2922  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2923  * global sum we all love to hate.
2924  *
2925  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2926  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2927  *
2928  *                     tg->weight * grq->load.weight
2929  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2930  *                        \Sum grq->load.weight
2931  *
2932  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2933  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2934  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2935  *
2936  * So instead of the above, we substitute:
2937  *
2938  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2939  *
2940  * which yields the following:
2941  *
2942  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2943  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2944  *                              tg->load_avg
2945  *
2946  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2947  *
2948  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2949  *
2950  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2951  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2952  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2953  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2954  * yielding bad latency etc..
2955  *
2956  * Now, in that special case (1) reduces to:
2957  *
2958  *                     tg->weight * grq->load.weight
2959  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2960  *                          grp->load.weight
2961  *
2962  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2963  *
2964  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2965  * UP case, like:
2966  *
2967  *   ge->load.weight =
2968  *
2969  *              tg->weight * grq->load.weight
2970  *     ---------------------------------------------------         (5)
2971  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2972  *
2973  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2974  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2975  *
2976  *
2977  *                     tg->weight * grq->load.weight
2978  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2979  *                              tg_load_avg'
2980  *
2981  * Where:
2982  *
2983  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2984  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2985  *
2986  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2987  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2988  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2989  *
2990  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2991  *
2992  * hence icky!
2993  */
2994 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2995 {
2996         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2997         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2998
2999         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3000
3001         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3002
3003         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3004
3005         /* Ensure tg_weight >= load */
3006         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3007         tg_weight += load;
3008
3009         shares = (tg_shares * load);
3010         if (tg_weight)
3011                 shares /= tg_weight;
3012
3013         /*
3014          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3015          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3016          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3017          * the group on a CPU.
3018          *
3019          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3020          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3021          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3022          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3023          * instead of 0.
3024          */
3025         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3026 }
3027
3028 /*
3029  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
3030  * the group entity weight calculated above.
3031  *
3032  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
3033  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
3034  * does not represent the runnable weight.
3035  *
3036  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
3037  * runqueue:
3038  *
3039  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
3040  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
3041  *                                               grq->avg.load_avg
3042  *
3043  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
3044  * transients in the from-idle case. Instead we use:
3045  *
3046  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
3047  *
3048  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
3049  *              -----------------------------------------------------   (8)
3050  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
3051  *
3052  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
3053  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
3054  */
3055 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
3056 {
3057         long runnable, load_avg;
3058
3059         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
3060                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
3061
3062         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
3063                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
3064
3065         runnable *= shares;
3066         if (load_avg)
3067                 runnable /= load_avg;
3068
3069         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
3070 }
3071 #endif /* CONFIG_SMP */
3072
3073 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3074
3075 /*
3076  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3077  * runqueue.
3078  */
3079 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3080 {
3081         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3082         long shares, runnable;
3083
3084         if (!gcfs_rq)
3085                 return;
3086
3087         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3088                 return;
3089
3090 #ifndef CONFIG_SMP
3091         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3092
3093         if (likely(se->load.weight == shares))
3094                 return;
3095 #else
3096         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3097         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3098 #endif
3099
3100         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3101 }
3102
3103 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3104 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3105 {
3106 }
3107 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3108
3109 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3110 {
3111         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3112
3113         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3114                 /*
3115                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3116                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3117                  * a real problem.
3118                  *
3119                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3120                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3121                  * number include things like RT tasks.
3122                  *
3123                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3124                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3125                  *
3126                  * See cpu_util().
3127                  */
3128                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3129         }
3130 }
3131
3132 #ifdef CONFIG_SMP
3133 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3134 /**
3135  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3136  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3137  * @force: update regardless of how small the difference
3138  *
3139  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3140  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3141  * considerations.
3142  *
3143  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3144  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3145  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3146  *
3147  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3148  */
3149 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3150 {
3151         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3152
3153         /*
3154          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3155          */
3156         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3157                 return;
3158
3159         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3160                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3161                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3162         }
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3167  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3168  * including the state of rq->lock, should be made.
3169  */
3170 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3171                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3172 {
3173         u64 p_last_update_time;
3174         u64 n_last_update_time;
3175
3176         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3177                 return;
3178
3179         /*
3180          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3181          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3182          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3183          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3184          * the wakee more load sounds not bad.
3185          */
3186         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3187                 return;
3188
3189 #ifndef CONFIG_64BIT
3190         {
3191                 u64 p_last_update_time_copy;
3192                 u64 n_last_update_time_copy;
3193
3194                 do {
3195                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3196                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3197
3198                         smp_rmb();
3199
3200                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3201                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3202
3203                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3204                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3205         }
3206 #else
3207         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3208         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3209 #endif
3210         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3211         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3212 }
3213
3214
3215 /*
3216  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3217  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3218  * that for each group:
3219  *
3220  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3221  *
3222  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3223  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3224  *
3225  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3226  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3227  * their PELT windows aligned).
3228  *
3229  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3230  *
3231  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3232  *
3233  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3234  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3235  *
3236  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3237  *
3238  * And per (1) we have:
3239  *
3240  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3241  *
3242  * Which gives:
3243  *
3244  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3245  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3246  *                               grq->load.weight
3247  *
3248  * Except that is wrong!
3249  *
3250  * Because while for entities historical weight is not important and we
3251  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3252  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3253  *
3254  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3255  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3256  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3257  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3258  *
3259  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3260  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3261  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3262  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3263  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3264  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3265  *
3266  * So we'll have to approximate.. :/
3267  *
3268  * Given the constraint:
3269  *
3270  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3271  *
3272  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3273  * overlap.
3274  *
3275  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3276  *
3277  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3278  *
3279  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3280  *
3281  */
3282
3283 static inline void
3284 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3285 {
3286         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3287
3288         /* Nothing to update */
3289         if (!delta)
3290                 return;
3291
3292         /*
3293          * The relation between sum and avg is:
3294          *
3295          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3296          *
3297          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3298          */
3299
3300         /* Set new sched_entity's utilization */
3301         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3302         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3303
3304         /* Update parent cfs_rq utilization */
3305         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3306         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3307 }
3308
3309 static inline void
3310 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3311 {
3312         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3313         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3314         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3315         s64 delta_sum;
3316
3317         if (!runnable_sum)
3318                 return;
3319
3320         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3321
3322         if (runnable_sum >= 0) {
3323                 /*
3324                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3325                  * the CPU is saturated running == runnable.
3326                  */
3327                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3328                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3329         } else {
3330                 /*
3331                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3332                  * assuming all tasks are equally runnable.
3333                  */
3334                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3335                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3336                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3337                 }
3338
3339                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3340                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3341         }
3342
3343         /*
3344          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3345          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3346          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3347          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3348          */
3349         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3350         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3351
3352         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3353         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3354
3355         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3356         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3357
3358         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3359         se->avg.load_avg = load_avg;
3360         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3361         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3362
3363         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3364         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3365         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3366         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3367
3368         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3369         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3370
3371         if (se->on_rq) {
3372                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3373                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3374         }
3375 }
3376
3377 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3378 {
3379         cfs_rq->propagate = 1;
3380         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3381 }
3382
3383 /* Update task and its cfs_rq load average */
3384 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3385 {
3386         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3387
3388         if (entity_is_task(se))
3389                 return 0;
3390
3391         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3392         if (!gcfs_rq->propagate)
3393                 return 0;
3394
3395         gcfs_rq->propagate = 0;
3396
3397         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3398
3399         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3400
3401         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3402         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3403
3404         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3405         trace_pelt_se_tp(se);
3406
3407         return 1;
3408 }
3409
3410 /*
3411  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3412  * group_entity:
3413  */
3414 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3415 {
3416         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3417
3418         /*
3419          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3420          * decay it:
3421          */
3422         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3423                 return false;
3424
3425         /*
3426          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3427          * the utilization of the sched_entity:
3428          */
3429         if (gcfs_rq->propagate)
3430                 return false;
3431
3432         /*
3433          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3434          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3435          * waste of time to try to decay it:
3436          */
3437         return true;
3438 }
3439
3440 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3441
3442 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3443
3444 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3445 {
3446         return 0;
3447 }
3448
3449 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3450
3451 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3452
3453 /**
3454  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3455  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3456  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3457  *
3458  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3459  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3460  * post_init_entity_util_avg().
3461  *
3462  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3463  *
3464  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3465  *
3466  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3467  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3468  */
3469 static inline int
3470 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3471 {
3472         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3473         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3474         int decayed = 0;
3475
3476         if (cfs_rq->removed.nr) {
3477                 unsigned long r;
3478                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3479
3480                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3481                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3482                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3483                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3484                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3485                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3486
3487                 r = removed_load;
3488                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3489                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3490
3491                 r = removed_util;
3492                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3493                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3494
3495                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3496
3497                 decayed = 1;
3498         }
3499
3500         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3501
3502 #ifndef CONFIG_64BIT
3503         smp_wmb();
3504         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3505 #endif
3506
3507         if (decayed)
3508                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3509
3510         return decayed;
3511 }
3512
3513 /**
3514  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3515  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3516  * @se: sched_entity to attach
3517  * @flags: migration hints
3518  *
3519  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3520  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3521  */
3522 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3523 {
3524         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3525
3526         /*
3527          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3528          * window because without that, really weird and wonderful things can
3529          * happen.
3530          *
3531          * XXX illustrate
3532          */
3533         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3534         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3535
3536         /*
3537          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3538          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3539          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3540          * _sum a little.
3541          */
3542         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3543
3544         se->avg.load_sum = divider;
3545         if (se_weight(se)) {
3546                 se->avg.load_sum =
3547                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3548         }
3549
3550         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3551
3552         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3553         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3554         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3555
3556         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3557
3558         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3559
3560         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3561 }
3562
3563 /**
3564  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3565  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3566  * @se: sched_entity to detach
3567  *
3568  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3569  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3570  */
3571 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3572 {
3573         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3574         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3575         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3576
3577         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3578
3579         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3580
3581         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3582 }
3583
3584 /*
3585  * Optional action to be done while updating the load average
3586  */
3587 #define UPDATE_TG       0x1
3588 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3589 #define DO_ATTACH       0x4
3590
3591 /* Update task and its cfs_rq load average */
3592 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3593 {
3594         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3595         int decayed;
3596
3597         /*
3598          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3599          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3600          */
3601         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3602                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3603
3604         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3605         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3606
3607         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3608
3609                 /*
3610                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3611                  * !last_update_time means we've passed through
3612                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3613                  *
3614                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3615                  */
3616                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3617                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3618
3619         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3620                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3621 }
3622
3623 #ifndef CONFIG_64BIT
3624 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3625 {
3626         u64 last_update_time_copy;
3627         u64 last_update_time;
3628
3629         do {
3630                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3631                 smp_rmb();
3632                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3633         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3634
3635         return last_update_time;
3636 }
3637 #else
3638 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3639 {
3640         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3641 }
3642 #endif
3643
3644 /*
3645  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3646  * the previous rq.
3647  */
3648 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3649 {
3650         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3651         u64 last_update_time;
3652
3653         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3654         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3655 }
3656
3657 /*
3658  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3659  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3660  */
3661 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3662 {
3663         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3664         unsigned long flags;
3665
3666         /*
3667          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3668          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3669          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3670          */
3671
3672         sync_entity_load_avg(se);
3673
3674         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3675         ++cfs_rq->removed.nr;
3676         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3677         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3678         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3679         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3680 }
3681
3682 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3683 {
3684         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3685 }
3686
3687 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3688 {
3689         return cfs_rq->avg.load_avg;
3690 }
3691
3692 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3693 {
3694         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3695 }
3696
3697 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3698 {
3699         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3700
3701         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3702 }
3703
3704 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3705 {
3706         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3707 }
3708
3709 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3710                                     struct task_struct *p)
3711 {
3712         unsigned int enqueued;
3713
3714         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3715                 return;
3716
3717         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3718         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3719         enqueued += _task_util_est(p);
3720         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3721 }
3722
3723 /*
3724  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3725  * based on the observation that:
3726  *
3727  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3728  *
3729  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3730  */
3731 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3732 {
3733         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3734 }
3735
3736 static void
3737 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3738 {
3739         long last_ewma_diff;
3740         struct util_est ue;
3741         int cpu;
3742
3743         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3744                 return;
3745
3746         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3747         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3748         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3749         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3750
3751         /*
3752          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3753          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3754          */
3755         if (!task_sleep)
3756                 return;
3757
3758         /*
3759          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3760          * skip the util_est update.
3761          */
3762         ue = p->se.avg.util_est;
3763         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3764                 return;
3765
3766         /*
3767          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3768          * already ~1% close to its last activation value.
3769          */
3770         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3771         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3772         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3773                 return;
3774
3775         /*
3776          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3777          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3778          */
3779         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3780         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3781                 return;
3782
3783         /*
3784          * Update Task's estimated utilization
3785          *
3786          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3787          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3788          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3789          * Weighted Moving Average (EWMA):
3790          *
3791          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3792          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3793          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3794          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3795          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3796          *
3797          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3798          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3799          */
3800         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3801         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3802         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3803         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3804 }
3805
3806 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3807 {
3808         return fits_capacity(task_util_est(p), capacity);
3809 }
3810
3811 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3812 {
3813         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3814                 return;
3815
3816         if (!p) {
3817                 rq->misfit_task_load = 0;
3818                 return;
3819         }
3820
3821         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3822                 rq->misfit_task_load = 0;
3823                 return;
3824         }
3825
3826         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3827 }
3828
3829 #else /* CONFIG_SMP */
3830
3831 #define UPDATE_TG       0x0
3832 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3833 #define DO_ATTACH       0x0
3834
3835 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3836 {
3837         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3838 }
3839
3840 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3841
3842 static inline void
3843 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3844 static inline void
3845 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3846
3847 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3848 {
3849         return 0;
3850 }
3851
3852 static inline void
3853 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3854
3855 static inline void
3856 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3857                  bool task_sleep) {}
3858 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3859
3860 #endif /* CONFIG_SMP */
3861
3862 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3863 {
3864 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3865         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3866
3867         if (d < 0)
3868                 d = -d;
3869
3870         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3871                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3872 #endif
3873 }
3874
3875 static void
3876 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3877 {
3878         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3879
3880         /*
3881          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3882          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3883          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3884          * stays open at the end.
3885          */
3886         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3887                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3888
3889         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3890         if (!initial) {
3891                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3892
3893                 /*
3894                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3895                  * for a gentler effect of sleepers:
3896                  */
3897                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3898                         thresh >>= 1;
3899
3900                 vruntime -= thresh;
3901         }
3902
3903         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3904         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3905 }
3906
3907 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3908
3909 static inline void check_schedstat_required(void)
3910 {
3911 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3912         if (schedstat_enabled())
3913                 return;
3914
3915         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3916         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3917                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3918                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3919                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3920                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3921                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3922                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3923                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3924                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3925         }
3926 #endif
3927 }
3928
3929
3930 /*
3931  * MIGRATION
3932  *
3933  *      dequeue
3934  *        update_curr()
3935  *          update_min_vruntime()
3936  *        vruntime -= min_vruntime
3937  *
3938  *      enqueue
3939  *        update_curr()
3940  *          update_min_vruntime()
3941  *        vruntime += min_vruntime
3942  *
3943  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3944  * min_vruntime are up-to-date.
3945  *
3946  * WAKEUP (remote)
3947  *
3948  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3949  *        vruntime -= min_vruntime
3950  *
3951  *      enqueue
3952  *        update_curr()
3953  *          update_min_vruntime()
3954  *        vruntime += min_vruntime
3955  *
3956  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3957  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3958  */
3959
3960 static void
3961 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3962 {
3963         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3964         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3965
3966         /*
3967          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3968          * update_curr().
3969          */
3970         if (renorm && curr)
3971                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3972
3973         update_curr(cfs_rq);
3974
3975         /*
3976          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3977          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3978          * placed in the past could significantly boost this task to the
3979          * fairness detriment of existing tasks.
3980          */
3981         if (renorm && !curr)
3982                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3983
3984         /*
3985          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3986          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3987          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3988          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3989          *     its group cfs_rq
3990          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3991          */
3992         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3993         update_cfs_group(se);
3994         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3995         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3996
3997         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3998                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3999
4000         check_schedstat_required();
4001         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4002         check_spread(cfs_rq, se);
4003         if (!curr)
4004                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4005         se->on_rq = 1;
4006
4007         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4008                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4009                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4010         }
4011 }
4012
4013 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4014 {
4015         for_each_sched_entity(se) {
4016                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4017                 if (cfs_rq->last != se)
4018                         break;
4019
4020                 cfs_rq->last = NULL;
4021         }
4022 }
4023
4024 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4025 {
4026         for_each_sched_entity(se) {
4027                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4028                 if (cfs_rq->next != se)
4029                         break;
4030
4031                 cfs_rq->next = NULL;
4032         }
4033 }
4034
4035 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4036 {
4037         for_each_sched_entity(se) {
4038                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4039                 if (cfs_rq->skip != se)
4040                         break;
4041
4042                 cfs_rq->skip = NULL;
4043         }
4044 }
4045
4046 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4047 {
4048         if (cfs_rq->last == se)
4049                 __clear_buddies_last(se);
4050
4051         if (cfs_rq->next == se)
4052                 __clear_buddies_next(se);
4053
4054         if (cfs_rq->skip == se)
4055                 __clear_buddies_skip(se);
4056 }
4057
4058 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4059
4060 static void
4061 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4062 {
4063         /*
4064          * Update run-time statistics of the 'current'.
4065          */
4066         update_curr(cfs_rq);
4067
4068         /*
4069          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4070          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4071          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4072          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4073          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4074          *     of its group cfs_rq.
4075          */
4076         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4077         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4078
4079         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4080
4081         clear_buddies(cfs_rq, se);
4082
4083         if (se != cfs_rq->curr)
4084                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4085         se->on_rq = 0;
4086         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4087
4088         /*
4089          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4090          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4091          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4092          * can move min_vruntime forward still more.
4093          */
4094         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4095                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4096
4097         /* return excess runtime on last dequeue */
4098         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4099
4100         update_cfs_group(se);
4101
4102         /*
4103          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4104          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4105          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4106          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4107          */
4108         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4109                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4110 }
4111
4112 /*
4113  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4114  */
4115 static void
4116 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4117 {
4118         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4119         struct sched_entity *se;
4120         s64 delta;
4121
4122         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4123         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4124         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4125                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4126                 /*
4127                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4128                  * re-elected due to buddy favours.
4129                  */
4130                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4131                 return;
4132         }
4133
4134         /*
4135          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4136          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4137          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4138          */
4139         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4140                 return;
4141
4142         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4143         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4144
4145         if (delta < 0)
4146                 return;
4147
4148         if (delta > ideal_runtime)
4149                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4150 }
4151
4152 static void
4153 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4154 {
4155         /* 'current' is not kept within the tree. */
4156         if (se->on_rq) {
4157                 /*
4158                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4159                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4160                  * runqueue.
4161                  */
4162                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4163                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4164                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4165         }
4166
4167         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4168         cfs_rq->curr = se;
4169
4170         /*
4171          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4172          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4173          * when there are only lesser-weight tasks around):
4174          */
4175         if (schedstat_enabled() &&
4176             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4177                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4178                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4179                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4180         }
4181
4182         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4183 }
4184
4185 static int
4186 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4187
4188 /*
4189  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4190  * 1) keep things fair between processes/task groups
4191  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4192  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4193  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4194  */
4195 static struct sched_entity *
4196 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4197 {
4198         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4199         struct sched_entity *se;
4200
4201         /*
4202          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4203          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4204          */
4205         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4206                 left = curr;
4207
4208         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4209
4210         /*
4211          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4212          * be done without getting too unfair.
4213          */
4214         if (cfs_rq->skip == se) {
4215                 struct sched_entity *second;
4216
4217                 if (se == curr) {
4218                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4219                 } else {
4220                         second = __pick_next_entity(se);
4221                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4222                                 second = curr;
4223                 }
4224
4225                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4226                         se = second;
4227         }
4228
4229         /*
4230          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4231          */
4232         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4233                 se = cfs_rq->last;
4234
4235         /*
4236          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4237          */
4238         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4239                 se = cfs_rq->next;
4240
4241         clear_buddies(cfs_rq, se);
4242
4243         return se;
4244 }
4245
4246 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4247
4248 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4249 {
4250         /*
4251          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4252          * was not called and update_curr() has to be done:
4253          */
4254         if (prev->on_rq)
4255                 update_curr(cfs_rq);
4256
4257         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4258         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4259
4260         check_spread(cfs_rq, prev);
4261
4262         if (prev->on_rq) {
4263                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4264                 /* Put 'current' back into the tree. */
4265                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4266                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4267                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4268         }
4269         cfs_rq->curr = NULL;
4270 }
4271
4272 static void
4273 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4274 {
4275         /*
4276          * Update run-time statistics of the 'current'.
4277          */
4278         update_curr(cfs_rq);
4279
4280         /*
4281          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4282          */
4283         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4284         update_cfs_group(curr);
4285
4286 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4287         /*
4288          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4289          * validating it and just reschedule.
4290          */
4291         if (queued) {
4292                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4293                 return;
4294         }
4295         /*
4296          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4297          */
4298         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4299                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4300                 return;
4301 #endif
4302
4303         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4304                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4305 }
4306
4307
4308 /**************************************************
4309  * CFS bandwidth control machinery
4310  */
4311
4312 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4313
4314 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4315 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4316
4317 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4318 {
4319         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4320 }
4321
4322 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4323 {
4324         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4325 }
4326
4327 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4328 {
4329         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4330 }
4331 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4332 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4333 {
4334         return true;
4335 }
4336
4337 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4338 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4339 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4340
4341 /*
4342  * default period for cfs group bandwidth.
4343  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4344  */
4345 static inline u64 default_cfs_period(void)
4346 {
4347         return 100000000ULL;
4348 }
4349
4350 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4351 {
4352         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4353 }
4354
4355 /*
4356  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4357  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4358  * around rq->lock.
4359  *
4360  * requires cfs_b->lock
4361  */
4362 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4363 {
4364         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4365                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4366 }
4367
4368 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4369 {
4370         return &tg->cfs_bandwidth;
4371 }
4372
4373 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4374 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4375 {
4376         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4377         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4378         u64 amount = 0, min_amount;
4379
4380         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4381         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4382
4383         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4384         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4385                 amount = min_amount;
4386         else {
4387                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4388
4389                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4390                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4391                         cfs_b->runtime -= amount;
4392                         cfs_b->idle = 0;
4393                 }
4394         }
4395         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4396
4397         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4398
4399         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4400 }
4401
4402 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4403 {
4404         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4405         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4406
4407         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4408                 return;
4409
4410         if (cfs_rq->throttled)
4411                 return;
4412         /*
4413          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4414          * hierarchy can be throttled
4415          */
4416         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4417                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4418 }
4419
4420 static __always_inline
4421 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4422 {
4423         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4424                 return;
4425
4426         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4427 }
4428
4429 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4430 {
4431         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4432 }
4433
4434 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4435 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4436 {
4437         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4438 }
4439
4440 /*
4441  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4442  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4443  * load-balance operations.
4444  */
4445 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4446                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4447 {
4448         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4449
4450         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4451         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4452
4453         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4454                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4455 }
4456
4457 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4458 {
4459         struct rq *rq = data;
4460         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4461
4462         cfs_rq->throttle_count--;
4463         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4464                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4465                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4466
4467                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4468                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4469                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4470         }
4471
4472         return 0;
4473 }
4474
4475 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4476 {
4477         struct rq *rq = data;
4478         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4479
4480         /* group is entering throttled state, stop time */
4481         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4482                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4483                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4484         }
4485         cfs_rq->throttle_count++;
4486
4487         return 0;
4488 }
4489
4490 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4491 {
4492         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4493         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4494         struct sched_entity *se;
4495         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4496         bool empty;
4497
4498         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4499
4500         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4501         rcu_read_lock();
4502         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4503         rcu_read_unlock();
4504
4505         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4506         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4507         for_each_sched_entity(se) {
4508                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4509                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4510                 if (!se->on_rq)
4511                         break;
4512
4513                 if (dequeue)
4514                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4515                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4516                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4517
4518                 if (qcfs_rq->load.weight)
4519                         dequeue = 0;
4520         }
4521
4522         if (!se)
4523                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4524
4525         cfs_rq->throttled = 1;
4526         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4527         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4528         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4529
4530         /*
4531          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4532          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4533          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4534          */
4535         if (cfs_b->distribute_running)
4536                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4537         else
4538                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4539
4540         /*
4541          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4542          * timer is running.
4543          */
4544         if (empty)
4545                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4546
4547         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4548 }
4549
4550 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4551 {
4552         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4553         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4554         struct sched_entity *se;
4555         int enqueue = 1;
4556         long task_delta, idle_task_delta;
4557
4558         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4559
4560         cfs_rq->throttled = 0;
4561
4562         update_rq_clock(rq);
4563
4564         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4565         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4566         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4567         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4568
4569         /* update hierarchical throttle state */
4570         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4571
4572         if (!cfs_rq->load.weight)
4573                 return;
4574
4575         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4576         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4577         for_each_sched_entity(se) {
4578                 if (se->on_rq)
4579                         enqueue = 0;
4580
4581                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4582                 if (enqueue)
4583                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4584                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4585                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4586
4587                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4588                         break;
4589         }
4590
4591         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4592
4593         if (!se)
4594                 add_nr_running(rq, task_delta);
4595
4596         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4597         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4598                 resched_curr(rq);
4599 }
4600
4601 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 remaining)
4602 {
4603         struct cfs_rq *cfs_rq;
4604         u64 runtime;
4605         u64 starting_runtime = remaining;
4606
4607         rcu_read_lock();
4608         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4609                                 throttled_list) {
4610                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4611                 struct rq_flags rf;
4612
4613                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4614                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4615                         goto next;
4616
4617                 /* By the above check, this should never be true */
4618                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4619
4620                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4621                 if (runtime > remaining)
4622                         runtime = remaining;
4623                 remaining -= runtime;
4624
4625                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4626
4627                 /* we check whether we're throttled above */
4628                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4629                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4630
4631 next:
4632                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4633
4634                 if (!remaining)
4635                         break;
4636         }
4637         rcu_read_unlock();
4638
4639         return starting_runtime - remaining;
4640 }
4641
4642 /*
4643  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4644  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4645  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4646  * used to track this state.
4647  */
4648 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4649 {
4650         u64 runtime;
4651         int throttled;
4652
4653         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4654         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4655                 goto out_deactivate;
4656
4657         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4658         cfs_b->nr_periods += overrun;
4659
4660         /*
4661          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4662          * we're going inactive then everything else can be deferred
4663          */
4664         if (cfs_b->idle && !throttled)
4665                 goto out_deactivate;
4666
4667         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4668
4669         if (!throttled) {
4670                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4671                 cfs_b->idle = 1;
4672                 return 0;
4673         }
4674
4675         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4676         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4677
4678         /*
4679          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4680          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4681          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4682          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4683          * only by limited amounts in that extreme case.
4684          */
4685         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4686                 runtime = cfs_b->runtime;
4687                 cfs_b->distribute_running = 1;
4688                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4689                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4690                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4691                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4692
4693                 cfs_b->distribute_running = 0;
4694                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4695
4696                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4697         }
4698
4699         /*
4700          * While we are ensured activity in the period following an
4701          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4702          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4703          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4704          */
4705         cfs_b->idle = 0;
4706
4707         return 0;
4708
4709 out_deactivate:
4710         return 1;
4711 }
4712
4713 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4714 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4715 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4716 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4717 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4718 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4719
4720 /*
4721  * Are we near the end of the current quota period?
4722  *
4723  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4724  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4725  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4726  */
4727 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4728 {
4729         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4730         u64 remaining;
4731
4732         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4733         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4734                 return 1;
4735
4736         /* is a quota refresh about to occur? */
4737         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4738         if (remaining < min_expire)
4739                 return 1;
4740
4741         return 0;
4742 }
4743
4744 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4745 {
4746         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4747
4748         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4749         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4750                 return;
4751
4752         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
4753         if (cfs_b->slack_started)
4754                 return;
4755         cfs_b->slack_started = true;
4756
4757         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4758                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4759                         HRTIMER_MODE_REL);
4760 }
4761
4762 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4763 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4764 {
4765         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4766         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4767
4768         if (slack_runtime <= 0)
4769                 return;
4770
4771         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4772         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
4773                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4774
4775                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4776                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4777                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4778                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4779         }
4780         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4781
4782         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4783         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4784 }
4785
4786 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4787 {
4788         if (!cfs_bandwidth_used())
4789                 return;
4790
4791         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4792                 return;
4793
4794         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4795 }
4796
4797 /*
4798  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4799  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4800  */
4801 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4802 {
4803         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4804         unsigned long flags;
4805
4806         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4807         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4808         cfs_b->slack_started = false;
4809         if (cfs_b->distribute_running) {
4810                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4811                 return;
4812         }
4813
4814         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4815                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4816                 return;
4817         }
4818
4819         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4820                 runtime = cfs_b->runtime;
4821
4822         if (runtime)
4823                 cfs_b->distribute_running = 1;
4824
4825         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4826
4827         if (!runtime)
4828                 return;
4829
4830         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4831
4832         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4833         lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4834         cfs_b->distribute_running = 0;
4835         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4836 }
4837
4838 /*
4839  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4840  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4841  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4842  */
4843 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4844 {
4845         if (!cfs_bandwidth_used())
4846                 return;
4847
4848         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4849         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4850                 return;
4851
4852         /* ensure the group is not already throttled */
4853         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4854                 return;
4855
4856         /* update runtime allocation */
4857         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4858         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4859                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4860 }
4861
4862 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4863 {
4864         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4865
4866         if (!cfs_bandwidth_used())
4867                 return;
4868
4869         if (!tg->parent)
4870                 return;
4871
4872         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4873         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4874
4875         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4876         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4877 }
4878
4879 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4880 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4881 {
4882         if (!cfs_bandwidth_used())
4883                 return false;
4884
4885         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4886                 return false;
4887
4888         /*
4889          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4890          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4891          */
4892         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4893                 return true;
4894
4895         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4896         return true;
4897 }
4898
4899 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4900 {
4901         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4902                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4903
4904         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4905
4906         return HRTIMER_NORESTART;
4907 }
4908
4909 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4910
4911 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4912 {
4913         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4914                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4915         unsigned long flags;
4916         int overrun;
4917         int idle = 0;
4918         int count = 0;
4919
4920         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4921         for (;;) {
4922                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4923                 if (!overrun)
4924                         break;
4925
4926                 if (++count > 3) {
4927                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4928
4929                         new = (old * 147) / 128; /* ~115% */
4930                         new = min(new, max_cfs_quota_period);
4931
4932                         cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4933
4934                         /* since max is 1s, this is limited to 1e9^2, which fits in u64 */
4935                         cfs_b->quota *= new;
4936                         cfs_b->quota = div64_u64(cfs_b->quota, old);
4937
4938                         pr_warn_ratelimited(
4939         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4940                                 smp_processor_id(),
4941                                 div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4942                                 div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4943
4944                         /* reset count so we don't come right back in here */
4945                         count = 0;
4946                 }
4947
4948                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
4949         }
4950         if (idle)
4951                 cfs_b->period_active = 0;
4952         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4953
4954         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4955 }
4956
4957 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4958 {
4959         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4960         cfs_b->runtime = 0;
4961         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4962         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4963
4964         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4965         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4966         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4967         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4968         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4969         cfs_b->distribute_running = 0;
4970         cfs_b->slack_started = false;
4971 }
4972
4973 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4974 {
4975         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4976         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4977 }
4978
4979 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4980 {
4981         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4982
4983         if (cfs_b->period_active)
4984                 return;
4985
4986         cfs_b->period_active = 1;
4987         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4988         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4989 }
4990
4991 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4992 {
4993         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4994         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4995                 return;
4996
4997         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4998         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4999 }
5000
5001 /*
5002  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5003  *
5004  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5005  * bits doesn't do much.
5006  */
5007
5008 /* cpu online calback */
5009 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5010 {
5011         struct task_group *tg;
5012
5013         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5014
5015         rcu_read_lock();
5016         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5017                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5018                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5019
5020                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5021                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5022                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5023         }
5024         rcu_read_unlock();
5025 }
5026
5027 /* cpu offline callback */
5028 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5029 {
5030         struct task_group *tg;
5031
5032         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5033
5034         rcu_read_lock();
5035         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5036                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5037
5038                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5039                         continue;
5040
5041                 /*
5042                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5043                  * there's some valid quota amount
5044                  */
5045                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5046                 /*
5047                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5048                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5049                  */
5050                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5051
5052                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5053                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5054         }
5055         rcu_read_unlock();
5056 }
5057
5058 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5059
5060 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5061 {
5062         return false;
5063 }
5064
5065 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5066 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5067 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5068 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5069 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5070
5071 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5072 {
5073         return 0;
5074 }
5075
5076 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5077 {
5078         return 0;
5079 }
5080
5081 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5082                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5083 {
5084         return 0;
5085 }
5086
5087 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5088
5089 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5090 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5091 #endif
5092
5093 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5094 {
5095         return NULL;
5096 }
5097 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5098 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5099 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5100
5101 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5102
5103 /**************************************************
5104  * CFS operations on tasks:
5105  */
5106
5107 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5108 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5109 {
5110         struct sched_entity *se = &p->se;
5111         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5112
5113         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5114
5115         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5116                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5117                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5118                 s64 delta = slice - ran;
5119
5120                 if (delta < 0) {
5121                         if (rq->curr == p)
5122                                 resched_curr(rq);
5123                         return;
5124                 }
5125                 hrtick_start(rq, delta);
5126         }
5127 }
5128
5129 /*
5130  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5131  * current task is from our class and nr_running is low enough
5132  * to matter.
5133  */
5134 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5135 {
5136         struct task_struct *curr = rq->curr;
5137
5138         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5139                 return;
5140
5141         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5142                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5143 }
5144 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5145 static inline void
5146 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5147 {
5148 }
5149
5150 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5151 {
5152 }
5153 #endif
5154
5155 #ifdef CONFIG_SMP
5156 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5157
5158 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5159 {
5160         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5161 }
5162
5163 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5164 {
5165         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5166                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5167                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5168         }
5169 }
5170 #else
5171 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5172 #endif
5173
5174 /*
5175  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5176  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5177  * then put the task into the rbtree:
5178  */
5179 static void
5180 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5181 {
5182         struct cfs_rq *cfs_rq;
5183         struct sched_entity *se = &p->se;
5184         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5185
5186         /*
5187          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5188          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5189          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5190          * estimated utilization, before we update schedutil.
5191          */
5192         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5193
5194         /*
5195          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5196          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5197          * passed.
5198          */
5199         if (p->in_iowait)
5200                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5201
5202         for_each_sched_entity(se) {
5203                 if (se->on_rq)
5204                         break;
5205                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5206                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5207
5208                 /*
5209                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5210                  *
5211                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5212                  * post the final h_nr_running increment below.
5213                  */
5214                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5215                         break;
5216                 cfs_rq->h_nr_running++;
5217                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5218
5219                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5220         }
5221
5222         for_each_sched_entity(se) {
5223                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5224                 cfs_rq->h_nr_running++;
5225                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5226
5227                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5228                         break;
5229
5230                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5231                 update_cfs_group(se);
5232         }
5233
5234         if (!se) {
5235                 add_nr_running(rq, 1);
5236                 /*
5237                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5238                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5239                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5240                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5241                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5242                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5243                  * overutilized flag detection.
5244                  *
5245                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5246                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5247                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5248                  * and the following generally works well enough in practice.
5249                  */
5250                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5251                         update_overutilized_status(rq);
5252
5253         }
5254
5255         if (cfs_bandwidth_used()) {
5256                 /*
5257                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5258                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5259                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5260                  * below.
5261                  */
5262                 for_each_sched_entity(se) {
5263                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5264
5265                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5266                                 break;
5267                 }
5268         }
5269
5270         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5271
5272         hrtick_update(rq);
5273 }
5274
5275 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5276
5277 /*
5278  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5279  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5280  * update the fair scheduling stats:
5281  */
5282 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5283 {
5284         struct cfs_rq *cfs_rq;
5285         struct sched_entity *se = &p->se;
5286         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5287         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5288
5289         for_each_sched_entity(se) {
5290                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5291                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5292
5293                 /*
5294                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5295                  *
5296                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5297                  * post the final h_nr_running decrement below.
5298                 */
5299                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5300                         break;
5301                 cfs_rq->h_nr_running--;
5302                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5303
5304                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5305                 if (cfs_rq->load.weight) {
5306                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5307                         se = parent_entity(se);
5308                         /*
5309                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5310                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5311                          */
5312                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5313                                 set_next_buddy(se);
5314                         break;
5315                 }
5316                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5317         }
5318
5319         for_each_sched_entity(se) {
5320                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5321                 cfs_rq->h_nr_running--;
5322                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5323
5324                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5325                         break;
5326
5327                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5328                 update_cfs_group(se);
5329         }
5330
5331         if (!se)
5332                 sub_nr_running(rq, 1);
5333
5334         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5335         hrtick_update(rq);
5336 }
5337
5338 #ifdef CONFIG_SMP
5339
5340 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5341 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5342 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5343
5344 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5345
5346 static struct {
5347         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5348         atomic_t nr_cpus;
5349         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5350         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5351         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5352 } nohz ____cacheline_aligned;
5353
5354 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5355
5356 /* CPU only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5357 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5358 {
5359         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5360
5361         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5362                         rq->nr_running);
5363 }
5364
5365 static unsigned long cpu_runnable_load(struct rq *rq)
5366 {
5367         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5368 }
5369
5370 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5371 {
5372         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5373 }
5374
5375 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5376 {
5377         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5378         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5379         unsigned long load_avg = cpu_runnable_load(rq);
5380
5381         if (nr_running)
5382                 return load_avg / nr_running;
5383
5384         return 0;
5385 }
5386
5387 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5388 {
5389         /*
5390          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5391          * jiffy will not have built up many flips.
5392          */
5393         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5394                 current->wakee_flips >>= 1;
5395                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5396         }
5397
5398         if (current->last_wakee != p) {
5399                 current->last_wakee = p;
5400                 current->wakee_flips++;
5401         }
5402 }
5403
5404 /*
5405  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5406  *
5407  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5408  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5409  *
5410  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5411  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5412  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5413  *
5414  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5415  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5416  *
5417  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5418  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5419  * socket size.
5420  */
5421 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5422 {
5423         unsigned int master = current->wakee_flips;
5424         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5425         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5426
5427         if (master < slave)
5428                 swap(master, slave);
5429         if (slave < factor || master < slave * factor)
5430                 return 0;
5431         return 1;
5432 }
5433
5434 /*
5435  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5436  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5437  * CPU.
5438  *
5439  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5440  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5441  *
5442  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5443  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5444  *                        for the overloaded case.
5445  */
5446 static int
5447 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5448 {
5449         /*
5450          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5451          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5452          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5453          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5454          *
5455          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5456          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5457          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5458          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5459          * on one CPU.
5460          */
5461         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5462                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5463
5464         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5465                 return this_cpu;
5466
5467         return nr_cpumask_bits;
5468 }
5469
5470 static int
5471 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5472                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5473 {
5474         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5475         unsigned long task_load;
5476
5477         this_eff_load = cpu_runnable_load(cpu_rq(this_cpu));
5478
5479         if (sync) {
5480                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5481
5482                 if (current_load > this_eff_load)
5483                         return this_cpu;
5484
5485                 this_eff_load -= current_load;
5486         }
5487
5488         task_load = task_h_load(p);
5489
5490         this_eff_load += task_load;
5491         if (sched_feat(WA_BIAS))
5492                 this_eff_load *= 100;
5493         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5494
5495         prev_eff_load = cpu_runnable_load(cpu_rq(prev_cpu));
5496         prev_eff_load -= task_load;
5497         if (sched_feat(WA_BIAS))
5498                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5499         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5500
5501         /*
5502          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5503          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5504          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5505          * idle.
5506          */
5507         if (sync)
5508                 prev_eff_load += 1;
5509
5510         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5511 }
5512
5513 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5514                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5515 {
5516         int target = nr_cpumask_bits;
5517
5518         if (sched_feat(WA_IDLE))
5519                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5520
5521         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5522                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5523
5524         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5525         if (target == nr_cpumask_bits)
5526                 return prev_cpu;
5527
5528         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5529         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5530         return target;
5531 }
5532
5533 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5534
5535 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5536 {
5537         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5538 }
5539
5540 /*
5541  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5542  * domain.
5543  *
5544  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5545  */
5546 static struct sched_group *
5547 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5548                   int this_cpu, int sd_flag)
5549 {
5550         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5551         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5552         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5553         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5554         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5555         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5556         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5557         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5558                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5559
5560         do {
5561                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5562                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5563                 int local_group;
5564                 int i;
5565
5566                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5567                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5568                                         p->cpus_ptr))
5569                         continue;
5570
5571                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5572                                                sched_group_span(group));
5573
5574                 /*
5575                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5576                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5577                  */
5578                 avg_load = 0;
5579                 runnable_load = 0;
5580                 max_spare_cap = 0;
5581
5582                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5583                         load = cpu_runnable_load(cpu_rq(i));
5584                         runnable_load += load;
5585
5586                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5587
5588                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5589
5590                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5591                                 max_spare_cap = spare_cap;
5592                 }
5593
5594                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5595                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5596                                         group->sgc->capacity;
5597                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5598                                         group->sgc->capacity;
5599
5600                 if (local_group) {
5601                         this_runnable_load = runnable_load;
5602                         this_avg_load = avg_load;
5603                         this_spare = max_spare_cap;
5604                 } else {
5605                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5606                                 /*
5607                                  * The runnable load is significantly smaller
5608                                  * so we can pick this new CPU:
5609                                  */
5610                                 min_runnable_load = runnable_load;
5611                                 min_avg_load = avg_load;
5612                                 idlest = group;
5613                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5614                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5615                                 /*
5616                                  * The runnable loads are close so take the
5617                                  * blocked load into account through avg_load:
5618                                  */
5619                                 min_avg_load = avg_load;
5620                                 idlest = group;
5621                         }
5622
5623                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5624                                 most_spare = max_spare_cap;
5625                                 most_spare_sg = group;
5626                         }
5627                 }
5628         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5629
5630         /*
5631          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5632          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5633          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5634          * so we allow for some task stuffing by using
5635          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5636          *
5637          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5638          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5639          * utilization.
5640          */
5641         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5642                 goto skip_spare;
5643
5644         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5645             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5646                 return NULL;
5647
5648         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5649                 return most_spare_sg;
5650
5651 skip_spare:
5652         if (!idlest)
5653                 return NULL;
5654
5655         /*
5656          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5657          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5658          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5659          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5660          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5661          * staying local.
5662          */
5663         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5664             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5665                 return NULL;
5666
5667         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5668                 return NULL;
5669
5670         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5671              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5672                 return NULL;
5673
5674         return idlest;
5675 }
5676
5677 /*
5678  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5679  */
5680 static int
5681 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5682 {
5683         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5684         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5685         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5686         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5687         int shallowest_idle_cpu = -1, si_cpu = -1;
5688         int i;
5689
5690         /* Check if we have any choice: */
5691         if (group->group_weight == 1)
5692                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5693
5694         /* Traverse only the allowed CPUs */
5695         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5696                 if (available_idle_cpu(i)) {
5697                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5698                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5699                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5700                                 /*
5701                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5702                                  * has the smallest exit latency irrespective
5703                                  * of any idle timestamp.
5704                                  */
5705                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5706                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5707                                 shallowest_idle_cpu = i;
5708                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5709                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5710                                 /*
5711                                  * If equal or no active idle state, then
5712                                  * the most recently idled CPU might have
5713                                  * a warmer cache.
5714                                  */
5715                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5716                                 shallowest_idle_cpu = i;
5717                         }
5718                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1 && si_cpu == -1) {
5719                         if (sched_idle_cpu(i)) {
5720                                 si_cpu = i;
5721                                 continue;
5722                         }
5723
5724                         load = cpu_runnable_load(cpu_rq(i));
5725                         if (load < min_load) {
5726                                 min_load = load;
5727                                 least_loaded_cpu = i;
5728                         }
5729                 }
5730         }
5731
5732         if (shallowest_idle_cpu != -1)
5733                 return shallowest_idle_cpu;
5734         if (si_cpu != -1)
5735                 return si_cpu;
5736         return least_loaded_cpu;
5737 }
5738
5739 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5740                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5741 {
5742         int new_cpu = cpu;
5743
5744         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5745                 return prev_cpu;
5746
5747         /*
5748          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5749          * prev_cpu's last_update_time.
5750          */
5751         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5752                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5753
5754         while (sd) {
5755                 struct sched_group *group;
5756                 struct sched_domain *tmp;
5757                 int weight;
5758
5759                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5760                         sd = sd->child;
5761                         continue;
5762                 }
5763
5764                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5765                 if (!group) {
5766                         sd = sd->child;
5767                         continue;
5768                 }
5769
5770                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5771                 if (new_cpu == cpu) {
5772                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5773                         sd = sd->child;
5774                         continue;
5775                 }
5776
5777                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5778                 cpu = new_cpu;
5779                 weight = sd->span_weight;
5780                 sd = NULL;
5781                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5782                         if (weight <= tmp->span_weight)
5783                                 break;
5784                         if (tmp->flags & sd_flag)
5785                                 sd = tmp;
5786                 }
5787         }
5788
5789         return new_cpu;
5790 }
5791
5792 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5793 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5794 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5795
5796 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5797 {
5798         struct sched_domain_shared *sds;
5799
5800         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5801         if (sds)
5802                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5803 }
5804
5805 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5806 {
5807         struct sched_domain_shared *sds;
5808
5809         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5810         if (sds)
5811                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5812
5813         return def;
5814 }
5815
5816 /*
5817  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5818  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5819  *
5820  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5821  * state should be fairly cheap.
5822  */
5823 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5824 {
5825         int core = cpu_of(rq);
5826         int cpu;
5827
5828         rcu_read_lock();
5829         if (test_idle_cores(core, true))
5830                 goto unlock;
5831
5832         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5833                 if (cpu == core)
5834                         continue;
5835
5836                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5837                         goto unlock;
5838         }
5839
5840         set_idle_cores(core, 1);
5841 unlock:
5842         rcu_read_unlock();
5843 }
5844
5845 /*
5846  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5847  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5848  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5849  */
5850 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5851 {
5852         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5853         int core, cpu;
5854
5855         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5856                 return -1;
5857
5858         if (!test_idle_cores(target, false))
5859                 return -1;
5860
5861         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
5862
5863         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5864                 bool idle = true;
5865
5866                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5867                         __cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5868                         if (!available_idle_cpu(cpu))
5869                                 idle = false;
5870                 }
5871
5872                 if (idle)
5873                         return core;
5874         }
5875
5876         /*
5877          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5878          */
5879         set_idle_cores(target, 0);
5880
5881         return -1;
5882 }
5883
5884 /*
5885  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5886  */
5887 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5888 {
5889         int cpu, si_cpu = -1;
5890
5891         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5892                 return -1;
5893
5894         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5895                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5896                         continue;
5897                 if (available_idle_cpu(cpu))
5898                         return cpu;
5899                 if (si_cpu == -1 && sched_idle_cpu(cpu))
5900                         si_cpu = cpu;
5901         }
5902
5903         return si_cpu;
5904 }
5905
5906 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5907
5908 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5909 {
5910         return -1;
5911 }
5912
5913 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5914 {
5915         return -1;
5916 }
5917
5918 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5919
5920 /*
5921  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5922  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5923  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5924  */
5925 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5926 {
5927         struct sched_domain *this_sd;
5928         u64 avg_cost, avg_idle;
5929         u64 time, cost;
5930         s64 delta;
5931         int this = smp_processor_id();
5932         int cpu, nr = INT_MAX, si_cpu = -1;
5933
5934         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5935         if (!this_sd)
5936                 return -1;
5937
5938         /*
5939          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5940          * particularly is sensitive here.
5941          */
5942         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5943         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5944
5945         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5946                 return -1;
5947
5948         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5949                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5950                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5951                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5952                 else
5953                         nr = 4;
5954         }
5955
5956         time = cpu_clock(this);
5957
5958         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5959                 if (!--nr)
5960                         return si_cpu;
5961                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5962                         continue;
5963                 if (available_idle_cpu(cpu))
5964                         break;
5965                 if (si_cpu == -1 && sched_idle_cpu(cpu))
5966                         si_cpu = cpu;
5967         }
5968
5969         time = cpu_clock(this) - time;
5970         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5971         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5972         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5973
5974         return cpu;
5975 }
5976
5977 /*
5978  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5979  */
5980 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5981 {
5982         struct sched_domain *sd;
5983         int i, recent_used_cpu;
5984
5985         if (available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target))
5986                 return target;
5987
5988         /*
5989          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
5990          */
5991         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
5992             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)))
5993                 return prev;
5994
5995         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
5996         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
5997         if (recent_used_cpu != prev &&
5998             recent_used_cpu != target &&
5999             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6000             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6001             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
6002                 /*
6003                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6004                  * candidate for the next wake:
6005                  */
6006                 p->recent_used_cpu = prev;
6007                 return recent_used_cpu;
6008         }
6009
6010         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6011         if (!sd)
6012                 return target;
6013
6014         i = select_idle_core(p, sd, target);
6015         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6016                 return i;
6017
6018         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6019         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6020                 return i;
6021
6022         i = select_idle_smt(p, target);
6023         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6024                 return i;
6025
6026         return target;
6027 }
6028
6029 /**
6030  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6031  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6032  *
6033  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6034  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6035  * (ie cpu_capacity).
6036  *
6037  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6038  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6039  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6040  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6041  * (arch_scale_freq_capacity()).
6042  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6043  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6044  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6045  *
6046  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6047  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6048  * currently RUNNABLE on that CPU.
6049  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6050  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6051  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6052  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6053  *
6054  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6055  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6056  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6057  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6058  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6059  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6060  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6061  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6062  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6063  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6064  *
6065  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6066  */
6067 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6068 {
6069         struct cfs_rq *cfs_rq;
6070         unsigned int util;
6071
6072         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6073         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6074
6075         if (sched_feat(UTIL_EST))
6076                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6077
6078         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6079 }
6080
6081 /*
6082  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6083  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6084  * @p: the task which utilization should be discounted
6085  *
6086  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6087  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6088  * execution on that CPU.
6089  *
6090  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6091  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6092  * contributing to the CPU utilization.
6093  */
6094 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6095 {
6096         struct cfs_rq *cfs_rq;
6097         unsigned int util;
6098
6099         /* Task has no contribution or is new */
6100         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6101                 return cpu_util(cpu);
6102
6103         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6104         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6105
6106         /* Discount task's util from CPU's util */
6107         lsub_positive(&util, task_util(p));
6108
6109         /*
6110          * Covered cases:
6111          *
6112          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6113          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6114          *    and thus we return:
6115          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6116          *
6117          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6118          *    IDLE, then:
6119          *      cpu_util >= task_util
6120          *      cpu_util > util_est (== 0)
6121          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6122          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6123          *
6124          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6125          *      util_est > cpu_util
6126          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6127          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6128          *    considering the expected utilization of tasks already
6129          *    runnable on that CPU.
6130          *
6131          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6132          * covered by the following code when estimated utilization is
6133          * enabled.
6134          */
6135         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6136                 unsigned int estimated =
6137                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6138
6139                 /*
6140                  * Despite the following checks we still have a small window
6141                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6142                  * races with LB's detach_task():
6143                  *
6144                  *   detach_task()
6145                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6146                  *     ---------------------------------- A
6147                  *     deactivate_task()                   \
6148                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6149                  *         util_est_dequeue()              /
6150                  *     ---------------------------------- B
6151                  *
6152                  * The additional check on "current == p" it's required to
6153                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6154                  * reducing the chances for the above race.
6155                  */
6156                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6157                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6158
6159                 util = max(util, estimated);
6160         }
6161
6162         /*
6163          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6164          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6165          * the cpu_util call.
6166          */
6167         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6168 }
6169
6170 /*
6171  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6172  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6173  *
6174  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6175  * BALANCE_WAKE sort things out.
6176  */
6177 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6178 {
6179         long min_cap, max_cap;
6180
6181         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6182                 return 0;
6183
6184         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6185         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6186
6187         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6188         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6189                 return 0;
6190
6191         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6192         sync_entity_load_avg(&p->se);
6193
6194         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6195 }
6196
6197 /*
6198  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6199  * to @dst_cpu.
6200  */
6201 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6202 {
6203         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6204         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6205
6206         /*
6207          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6208          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6209          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6210          * util_avg should already be correct.
6211          */
6212         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6213                 sub_positive(&util, task_util(p));
6214         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6215                 util += task_util(p);
6216
6217         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6218                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6219
6220                 /*
6221                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6222                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6223                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6224                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6225                  */
6226                 if (dst_cpu == cpu)
6227                         util_est += _task_util_est(p);
6228
6229                 util = max(util, util_est);
6230         }
6231
6232         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6233 }
6234
6235 /*
6236  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6237  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6238  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6239  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6240  * task.
6241  */
6242 static long
6243 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6244 {
6245         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6246         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6247         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6248         int cpu;
6249
6250         /*
6251          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6252          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6253          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6254          * instead of the rd span.
6255          *
6256          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6257          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6258          */
6259         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6260                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6261                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6262
6263                 /*
6264                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6265                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6266                  * is already enough to scale the EM reported power
6267                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6268                  */
6269                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6270                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6271
6272                 /*
6273                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6274                  * must be considered since it affects the selection
6275                  * of the performance domain frequency.
6276                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6277                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6278                  */
6279                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6280                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6281                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6282         }
6283
6284         return em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6285 }
6286
6287 /*
6288  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6289  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6290  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6291  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6292  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6293  *
6294  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6295  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6296  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6297  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6298  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6299  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6300  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6301  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6302  * the best candidates of the performance domain.
6303  *
6304  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6305  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6306  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6307  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6308  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6309  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6310  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6311  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6312  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6313  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6314  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6315  *
6316  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6317  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6318  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6319  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6320  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6321  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6322  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6323  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6324  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6325  */
6326 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6327 {
6328         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6329         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6330         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6331         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6332         struct sched_domain *sd;
6333         struct perf_domain *pd;
6334
6335         rcu_read_lock();
6336         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6337         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6338                 goto fail;
6339
6340         /*
6341          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6342          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6343          */
6344         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6345         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6346                 sd = sd->parent;
6347         if (!sd)
6348                 goto fail;
6349
6350         sync_entity_load_avg(&p->se);
6351         if (!task_util_est(p))
6352                 goto unlock;
6353
6354         for (; pd; pd = pd->next) {
6355                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6356                 unsigned long base_energy_pd;
6357                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6358
6359                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6360                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6361                 base_energy += base_energy_pd;
6362
6363                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6364                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6365                                 continue;
6366
6367                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6368                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6369                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6370                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6371                                 continue;
6372
6373                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6374                         if (cpu == prev_cpu) {
6375                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6376                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6377                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6378                         }
6379
6380                         /*
6381                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6382                          * the performance domain
6383                          */
6384                         spare_cap = cpu_cap - util;
6385                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6386                                 max_spare_cap = spare_cap;
6387                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6388                         }
6389                 }
6390
6391                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6392                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6393                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6394                         cur_delta -= base_energy_pd;
6395                         if (cur_delta < best_delta) {
6396                                 best_delta = cur_delta;
6397                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6398                         }
6399                 }
6400         }
6401 unlock:
6402         rcu_read_unlock();
6403
6404         /*
6405          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6406          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6407          */
6408         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6409                 return best_energy_cpu;
6410
6411         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6412                 return best_energy_cpu;
6413
6414         return prev_cpu;
6415
6416 fail:
6417         rcu_read_unlock();
6418
6419         return -1;
6420 }
6421
6422 /*
6423  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6424  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6425  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6426  *
6427  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6428  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6429  *
6430  * Returns the target CPU number.
6431  *
6432  * preempt must be disabled.
6433  */
6434 static int
6435 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6436 {
6437         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6438         int cpu = smp_processor_id();
6439         int new_cpu = prev_cpu;
6440         int want_affine = 0;
6441         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6442
6443         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6444                 record_wakee(p);
6445
6446                 if (sched_energy_enabled()) {
6447                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6448                         if (new_cpu >= 0)
6449                                 return new_cpu;
6450                         new_cpu = prev_cpu;
6451                 }
6452
6453                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6454                               cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6455         }
6456
6457         rcu_read_lock();
6458         for_each_domain(cpu, tmp) {
6459                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6460                         break;
6461
6462                 /*
6463                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6464                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6465                  */
6466                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6467                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6468                         if (cpu != prev_cpu)
6469                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6470
6471                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6472                         break;
6473                 }
6474
6475                 if (tmp->flags & sd_flag)
6476                         sd = tmp;
6477                 else if (!want_affine)
6478                         break;
6479         }
6480
6481         if (unlikely(sd)) {
6482                 /* Slow path */
6483                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6484         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6485                 /* Fast path */
6486
6487                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6488
6489                 if (want_affine)
6490                         current->recent_used_cpu = cpu;
6491         }
6492         rcu_read_unlock();
6493
6494         return new_cpu;
6495 }
6496
6497 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6498
6499 /*
6500  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6501  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6502  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6503  */
6504 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6505 {
6506         /*
6507          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6508          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6509          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6510          * the task on the new runqueue.
6511          */
6512         if (p->state == TASK_WAKING) {
6513                 struct sched_entity *se = &p->se;
6514                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6515                 u64 min_vruntime;
6516
6517 #ifndef CONFIG_64BIT
6518                 u64 min_vruntime_copy;
6519
6520                 do {
6521                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6522                         smp_rmb();
6523                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6524                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6525 #else
6526                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6527 #endif
6528
6529                 se->vruntime -= min_vruntime;
6530         }
6531
6532         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6533                 /*
6534                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6535                  * rq->lock and can modify state directly.
6536                  */
6537                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6538                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6539
6540         } else {
6541                 /*
6542                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6543                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6544                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6545                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6546                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6547                  * sounds not bad.
6548                  */
6549                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6550         }
6551
6552         /* Tell new CPU we are migrated */
6553         p->se.avg.last_update_time = 0;
6554
6555         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6556         p->se.exec_start = 0;
6557
6558         update_scan_period(p, new_cpu);
6559 }
6560
6561 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6562 {
6563         remove_entity_load_avg(&p->se);
6564 }
6565 #endif /* CONFIG_SMP */
6566
6567 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6568 {
6569         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6570
6571         /*
6572          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6573          * to virtual-time in his units.
6574          *
6575          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6576          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6577          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6578          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6579          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6580          *
6581          * This is especially important for buddies when the leftmost
6582          * task is higher priority than the buddy.
6583          */
6584         return calc_delta_fair(gran, se);
6585 }
6586
6587 /*
6588  * Should 'se' preempt 'curr'.
6589  *
6590  *             |s1
6591  *        |s2
6592  *   |s3
6593  *         g
6594  *      |<--->|c
6595  *
6596  *  w(c, s1) = -1
6597  *  w(c, s2) =  0
6598  *  w(c, s3) =  1
6599  *
6600  */
6601 static int
6602 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6603 {
6604         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6605
6606         if (vdiff <= 0)
6607                 return -1;
6608
6609         gran = wakeup_gran(se);
6610         if (vdiff > gran)
6611                 return 1;
6612
6613         return 0;
6614 }
6615
6616 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6617 {
6618         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6619                 return;
6620
6621         for_each_sched_entity(se) {
6622                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6623                         return;
6624                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6625         }
6626 }
6627
6628 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6629 {
6630         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6631                 return;
6632
6633         for_each_sched_entity(se) {
6634                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6635                         return;
6636                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6637         }
6638 }
6639
6640 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6641 {
6642         for_each_sched_entity(se)
6643                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6644 }
6645
6646 /*
6647  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6648  */
6649 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6650 {
6651         struct task_struct *curr = rq->curr;
6652         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6653         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6654         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6655         int next_buddy_marked = 0;
6656
6657         if (unlikely(se == pse))
6658                 return;
6659
6660         /*
6661          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6662          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6663          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6664          * next-buddy nomination below.
6665          */
6666         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6667                 return;
6668
6669         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6670                 set_next_buddy(pse);
6671                 next_buddy_marked = 1;
6672         }
6673
6674         /*
6675          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6676          * wake up path.
6677          *
6678          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6679          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6680          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6681          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6682          * below.
6683          */
6684         if (test_tsk_need_resched(curr))
6685                 return;
6686
6687         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6688         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6689             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6690                 goto preempt;
6691
6692         /*
6693          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6694          * is driven by the tick):
6695          */
6696         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6697                 return;
6698
6699         find_matching_se(&se, &pse);
6700         update_curr(cfs_rq_of(se));
6701         BUG_ON(!pse);
6702         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6703                 /*
6704                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6705                  * triggering this preemption.
6706                  */
6707                 if (!next_buddy_marked)
6708                         set_next_buddy(pse);
6709                 goto preempt;
6710         }
6711
6712         return;
6713
6714 preempt:
6715         resched_curr(rq);
6716         /*
6717          * Only set the backward buddy when the current task is still
6718          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6719          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6720          * point, either of which can * drop the rq lock.
6721          *
6722          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6723          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6724          */
6725         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6726                 return;
6727
6728         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6729                 set_last_buddy(se);
6730 }
6731
6732 static struct task_struct *
6733 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6734 {
6735         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6736         struct sched_entity *se;
6737         struct task_struct *p;
6738         int new_tasks;
6739
6740 again:
6741         if (!cfs_rq->nr_running)
6742                 goto idle;
6743
6744 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6745         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
6746                 goto simple;
6747
6748         /*
6749          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6750          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6751          *
6752          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6753          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6754          */
6755
6756         do {
6757                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6758
6759                 /*
6760                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6761                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6762                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6763                  * forget we've ever seen it.
6764                  */
6765                 if (curr) {
6766                         if (curr->on_rq)
6767                                 update_curr(cfs_rq);
6768                         else
6769                                 curr = NULL;
6770
6771                         /*
6772                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6773                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6774                          * Therefore the nr_running test will indeed
6775                          * be correct.
6776                          */
6777                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6778                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6779
6780                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6781                                         goto idle;
6782
6783                                 goto simple;
6784                         }
6785                 }
6786
6787                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6788                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6789         } while (cfs_rq);
6790
6791         p = task_of(se);
6792
6793         /*
6794          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6795          * is a different task than we started out with, try and touch the
6796          * least amount of cfs_rqs.
6797          */
6798         if (prev != p) {
6799                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6800
6801                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6802                         int se_depth = se->depth;
6803                         int pse_depth = pse->depth;
6804
6805                         if (se_depth <= pse_depth) {
6806                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6807                                 pse = parent_entity(pse);
6808                         }
6809                         if (se_depth >= pse_depth) {
6810                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6811                                 se = parent_entity(se);
6812                         }
6813                 }
6814
6815                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6816                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6817         }
6818
6819         goto done;
6820 simple:
6821 #endif
6822         if (prev)
6823                 put_prev_task(rq, prev);
6824
6825         do {
6826                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6827                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6828                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6829         } while (cfs_rq);
6830
6831         p = task_of(se);
6832
6833 done: __maybe_unused;
6834 #ifdef CONFIG_SMP
6835         /*
6836          * Move the next running task to the front of
6837          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6838          * one.
6839          */
6840         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6841 #endif
6842
6843         if (hrtick_enabled(rq))
6844                 hrtick_start_fair(rq, p);
6845
6846         update_misfit_status(p, rq);
6847
6848         return p;
6849
6850 idle:
6851         if (!rf)
6852                 return NULL;
6853
6854         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
6855
6856         /*
6857          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6858          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6859          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6860          */
6861         if (new_tasks < 0)
6862                 return RETRY_TASK;
6863
6864         if (new_tasks > 0)
6865                 goto again;
6866
6867         /*
6868          * rq is about to be idle, check if we need to update the
6869          * lost_idle_time of clock_pelt
6870          */
6871         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
6872
6873         return NULL;
6874 }
6875
6876 /*
6877  * Account for a descheduled task:
6878  */
6879 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6880 {
6881         struct sched_entity *se = &prev->se;
6882         struct cfs_rq *cfs_rq;
6883
6884         for_each_sched_entity(se) {
6885                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6886                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6887         }
6888 }
6889
6890 /*
6891  * sched_yield() is very simple
6892  *
6893  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6894  */
6895 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6896 {
6897         struct task_struct *curr = rq->curr;
6898         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6899         struct sched_entity *se = &curr->se;
6900
6901         /*
6902          * Are we the only task in the tree?
6903          */
6904         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6905                 return;
6906
6907         clear_buddies(cfs_rq, se);
6908
6909         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6910                 update_rq_clock(rq);
6911                 /*
6912                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6913                  */
6914                 update_curr(cfs_rq);
6915                 /*
6916                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6917                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6918                  * and double the fastpath cost.
6919                  */
6920                 rq_clock_skip_update(rq);
6921         }
6922
6923         set_skip_buddy(se);
6924 }
6925
6926 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6927 {
6928         struct sched_entity *se = &p->se;
6929
6930         /* throttled hierarchies are not runnable */
6931         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6932                 return false;
6933
6934         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6935         set_next_buddy(se);
6936
6937         yield_task_fair(rq);
6938
6939         return true;
6940 }
6941
6942 #ifdef CONFIG_SMP
6943 /**************************************************
6944  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6945  *
6946  * BASICS
6947  *
6948  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6949  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6950  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6951  *
6952  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6953  *
6954  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6955  * W_i,0 is defined as:
6956  *
6957  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6958  *
6959  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6960  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6961  *
6962  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6963  * weight:
6964  *
6965  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6966  *
6967  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6968  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6969  * can also include other factors [XXX].
6970  *
6971  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6972  * directly from (1):
6973  *
6974  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6975  *
6976  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6977  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6978  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6979  *
6980  * [XXX expand on:
6981  *     - infeasible weights;
6982  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6983  *
6984  *
6985  * SCHED DOMAINS
6986  *
6987  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6988  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6989  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6990  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6991  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6992  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6993  * the groups.
6994  *
6995  * This yields:
6996  *
6997  *     log_2 n     1     n
6998  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6999  *     i = 0      2^i   2^i
7000  *                               `- size of each group
7001  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7002  *         |         `- freq
7003  *         `- sum over all levels
7004  *
7005  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7006  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7007  *
7008  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7009  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7010  *
7011  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7012  *
7013  *             log_2 n
7014  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7015  *             k = 0
7016  *
7017  * And you'll find that:
7018  *
7019  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7020  *
7021  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7022  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7023  * of:
7024  *
7025  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7026  *
7027  *
7028  * WORK CONSERVING
7029  *
7030  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7031  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7032  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7033  *
7034  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7035  * time.
7036  *
7037  * [XXX more?]
7038  *
7039  *
7040  * CGROUPS
7041  *
7042  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7043  *
7044  *                                s_k,i
7045  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7046  *                                 S_k
7047  *
7048  * Where
7049  *
7050  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7051  *
7052  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7053  *
7054  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7055  * property.
7056  *
7057  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7058  *      rewrite all of this once again.]
7059  */
7060
7061 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7062
7063 enum fbq_type { regular, remote, all };
7064
7065 enum group_type {
7066         group_other = 0,
7067         group_misfit_task,
7068         group_imbalanced,
7069         group_overloaded,
7070 };
7071
7072 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7073 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7074 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7075 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7076 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7077 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7078
7079 struct lb_env {
7080         struct sched_domain     *sd;
7081
7082         struct rq               *src_rq;
7083         int                     src_cpu;
7084
7085         int                     dst_cpu;
7086         struct rq               *dst_rq;
7087
7088         struct cpumask          *dst_grpmask;
7089         int                     new_dst_cpu;
7090         enum cpu_idle_type      idle;
7091         long                    imbalance;
7092         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7093         struct cpumask          *cpus;
7094
7095         unsigned int            flags;
7096
7097         unsigned int            loop;
7098         unsigned int            loop_break;
7099         unsigned int            loop_max;
7100
7101         enum fbq_type           fbq_type;
7102         enum group_type         src_grp_type;
7103         struct list_head        tasks;
7104 };
7105
7106 /*
7107  * Is this task likely cache-hot:
7108  */
7109 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7110 {
7111         s64 delta;
7112
7113         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7114
7115         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7116                 return 0;
7117
7118         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7119                 return 0;
7120
7121         /*
7122          * Buddy candidates are cache hot:
7123          */
7124         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7125                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7126                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7127                 return 1;
7128
7129         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7130                 return 1;
7131         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7132                 return 0;
7133
7134         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7135
7136         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7137 }
7138
7139 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7140 /*
7141  * Returns 1, if task migration degrades locality
7142  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7143  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7144  */
7145 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7146 {
7147         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7148         unsigned long src_weight, dst_weight;
7149         int src_nid, dst_nid, dist;
7150
7151         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7152                 return -1;
7153
7154         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7155                 return -1;
7156
7157         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7158         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7159
7160         if (src_nid == dst_nid)
7161                 return -1;
7162
7163         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7164         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7165                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7166                         return 1;
7167                 else
7168                         return -1;
7169         }
7170
7171         /* Encourage migration to the preferred node. */
7172         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7173                 return 0;
7174
7175         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7176         if (env->idle == CPU_IDLE)
7177                 return -1;
7178
7179         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7180         if (numa_group) {
7181                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7182                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7183         } else {
7184                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7185                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7186         }
7187
7188         return dst_weight < src_weight;
7189 }
7190
7191 #else
7192 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7193                                              struct lb_env *env)
7194 {
7195         return -1;
7196 }
7197 #endif
7198
7199 /*
7200  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7201  */
7202 static
7203 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7204 {
7205         int tsk_cache_hot;
7206
7207         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7208
7209         /*
7210          * We do not migrate tasks that are:
7211          * 1) throttled_lb_pair, or
7212          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7213          * 3) running (obviously), or
7214          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7215          */
7216         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7217                 return 0;
7218
7219         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7220                 int cpu;
7221
7222                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7223
7224                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7225
7226                 /*
7227                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7228                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7229                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7230                  *
7231                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7232                  * already computed one in current iteration.
7233                  */
7234                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7235                         return 0;
7236
7237                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7238                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7239                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7240                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7241                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7242                                 break;
7243                         }
7244                 }
7245
7246                 return 0;
7247         }
7248
7249         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7250         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7251
7252         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7253                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7254                 return 0;
7255         }
7256
7257         /*
7258          * Aggressive migration if:
7259          * 1) destination numa is preferred
7260          * 2) task is cache cold, or
7261          * 3) too many balance attempts have failed.
7262          */
7263         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7264         if (tsk_cache_hot == -1)
7265                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7266
7267         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7268             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7269                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7270                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7271                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7272                 }
7273                 return 1;
7274         }
7275
7276         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7277         return 0;
7278 }
7279
7280 /*
7281  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7282  */
7283 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7284 {
7285         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7286
7287         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7288         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7289 }
7290
7291 /*
7292  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7293  * part of active balancing operations within "domain".
7294  *
7295  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7296  */
7297 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7298 {
7299         struct task_struct *p;
7300
7301         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7302
7303         list_for_each_entry_reverse(p,
7304                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7305                 if (!can_migrate_task(p, env))
7306                         continue;
7307
7308                 detach_task(p, env);
7309
7310                 /*
7311                  * Right now, this is only the second place where
7312                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7313                  * so we can safely collect stats here rather than
7314                  * inside detach_tasks().
7315                  */
7316                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7317                 return p;
7318         }
7319         return NULL;
7320 }
7321
7322 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7323
7324 /*
7325  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance runnable load from
7326  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7327  *
7328  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7329  */
7330 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7331 {
7332         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7333         struct task_struct *p;
7334         unsigned long load;
7335         int detached = 0;
7336
7337         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7338
7339         if (env->imbalance <= 0)
7340                 return 0;
7341
7342         while (!list_empty(tasks)) {
7343                 /*
7344                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7345                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7346                  */
7347                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7348                         break;
7349
7350                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7351
7352                 env->loop++;
7353                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7354                 if (env->loop > env->loop_max)
7355                         break;
7356
7357                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7358                 if (env->loop > env->loop_break) {
7359                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7360                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7361                         break;
7362                 }
7363
7364                 if (!can_migrate_task(p, env))
7365                         goto next;
7366
7367                 load = task_h_load(p);
7368
7369                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7370                         goto next;
7371
7372                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7373                         goto next;
7374
7375                 detach_task(p, env);
7376                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7377
7378                 detached++;
7379                 env->imbalance -= load;
7380
7381 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7382                 /*
7383                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7384                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7385                  * the critical section.
7386                  */
7387                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7388                         break;
7389 #endif
7390
7391                 /*
7392                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7393                  * runnable load.
7394                  */
7395                 if (env->imbalance <= 0)
7396                         break;
7397
7398                 continue;
7399 next:
7400                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7401         }
7402
7403         /*
7404          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7405          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7406          * than inside detach_one_task().
7407          */
7408         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7409
7410         return detached;
7411 }
7412
7413 /*
7414  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7415  */
7416 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7417 {
7418         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7419
7420         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7421         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7422         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7423 }
7424
7425 /*
7426  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7427  * its new rq.
7428  */
7429 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7430 {
7431         struct rq_flags rf;
7432
7433         rq_lock(rq, &rf);
7434         update_rq_clock(rq);
7435         attach_task(rq, p);
7436         rq_unlock(rq, &rf);
7437 }
7438
7439 /*
7440  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7441  * new rq.
7442  */
7443 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7444 {
7445         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7446         struct task_struct *p;
7447         struct rq_flags rf;
7448
7449         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7450         update_rq_clock(env->dst_rq);
7451
7452         while (!list_empty(tasks)) {
7453                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7454                 list_del_init(&p->se.group_node);
7455
7456                 attach_task(env->dst_rq, p);
7457         }
7458
7459         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7460 }
7461
7462 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7463 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7464 {
7465         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7466                 return true;
7467
7468         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7469                 return true;
7470
7471         return false;
7472 }
7473
7474 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7475 {
7476         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7477                 return true;
7478
7479         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7480                 return true;
7481
7482 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7483         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7484                 return true;
7485 #endif
7486
7487         return false;
7488 }
7489
7490 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7491 {
7492         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7493
7494         if (!has_blocked)
7495                 rq->has_blocked_load = 0;
7496 }
7497 #else
7498 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7499 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7500 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7501 #endif
7502
7503 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7504
7505 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7506 {
7507         if (cfs_rq->load.weight)
7508                 return false;
7509
7510         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7511                 return false;
7512
7513         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7514                 return false;
7515
7516         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7517                 return false;
7518
7519         return true;
7520 }
7521
7522 static void update_blocked_averages(int cpu)
7523 {
7524         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7525         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7526         const struct sched_class *curr_class;
7527         struct rq_flags rf;
7528         bool done = true;
7529
7530         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7531         update_rq_clock(rq);
7532
7533         /*
7534          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7535          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7536          */
7537         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7538                 struct sched_entity *se;
7539
7540                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq))
7541                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7542
7543                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7544                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7545                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7546                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7547
7548                 /*
7549                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7550                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7551                  */
7552                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7553                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7554
7555                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7556                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7557                         done = false;
7558         }
7559
7560         curr_class = rq->curr->sched_class;
7561         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7562         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7563         update_irq_load_avg(rq, 0);
7564         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7565         if (others_have_blocked(rq))
7566                 done = false;
7567
7568         update_blocked_load_status(rq, !done);
7569         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7570 }
7571
7572 /*
7573  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7574  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7575  * group is a fraction of its parents load.
7576  */
7577 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7578 {
7579         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7580         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7581         unsigned long now = jiffies;
7582         unsigned long load;
7583
7584         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7585                 return;
7586
7587         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7588         for_each_sched_entity(se) {
7589                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7590                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7591                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7592                         break;
7593         }
7594
7595         if (!se) {
7596                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7597                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7598         }
7599
7600         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7601                 load = cfs_rq->h_load;
7602                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7603                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7604                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7605                 cfs_rq->h_load = load;
7606                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7607         }
7608 }
7609
7610 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7611 {
7612         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7613
7614         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7615         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7616                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7617 }
7618 #else
7619 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7620 {
7621         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7622         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7623         const struct sched_class *curr_class;
7624         struct rq_flags rf;
7625
7626         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7627         update_rq_clock(rq);
7628         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7629
7630         curr_class = rq->curr->sched_class;
7631         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7632         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7633         update_irq_load_avg(rq, 0);
7634         update_blocked_load_status(rq, cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) || others_have_blocked(rq));
7635         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7636 }
7637
7638 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7639 {
7640         return p->se.avg.load_avg;
7641 }
7642 #endif
7643
7644 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7645
7646 /*
7647  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7648  */
7649 struct sg_lb_stats {
7650         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7651         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7652         unsigned long load_per_task;
7653         unsigned long group_capacity;
7654         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7655         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7656         unsigned int idle_cpus;
7657         unsigned int group_weight;
7658         enum group_type group_type;
7659         int group_no_capacity;
7660         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7661 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7662         unsigned int nr_numa_running;
7663         unsigned int nr_preferred_running;
7664 #endif
7665 };
7666
7667 /*
7668  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7669  *               during load balancing.
7670  */
7671 struct sd_lb_stats {
7672         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7673         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7674         unsigned long total_running;
7675         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7676         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7677         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7678
7679         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7680         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7681 };
7682
7683 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7684 {
7685         /*
7686          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7687          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7688          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7689          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7690          */
7691         *sds = (struct sd_lb_stats){
7692                 .busiest = NULL,
7693                 .local = NULL,
7694                 .total_running = 0UL,
7695                 .total_load = 0UL,
7696                 .total_capacity = 0UL,
7697                 .busiest_stat = {
7698                         .avg_load = 0UL,
7699                         .sum_nr_running = 0,
7700                         .group_type = group_other,
7701                 },
7702         };
7703 }
7704
7705 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7706 {
7707         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7708         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7709         unsigned long used, free;
7710         unsigned long irq;
7711
7712         irq = cpu_util_irq(rq);
7713
7714         if (unlikely(irq >= max))
7715                 return 1;
7716
7717         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7718         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7719
7720         if (unlikely(used >= max))
7721                 return 1;
7722
7723         free = max - used;
7724
7725         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7726 }
7727
7728 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7729 {
7730         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7731         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7732
7733         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7734
7735         if (!capacity)
7736                 capacity = 1;
7737
7738         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7739         sdg->sgc->capacity = capacity;
7740         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7741         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7742 }
7743
7744 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7745 {
7746         struct sched_domain *child = sd->child;
7747         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7748         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7749         unsigned long interval;
7750
7751         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7752         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7753         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7754
7755         if (!child) {
7756                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7757                 return;
7758         }
7759
7760         capacity = 0;
7761         min_capacity = ULONG_MAX;
7762         max_capacity = 0;
7763
7764         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7765                 /*
7766                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7767                  * span the current group.
7768                  */
7769
7770                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7771                         struct sched_group_capacity *sgc;
7772                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7773
7774                         /*
7775                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7776                          * gets here before we've attached the domains to the
7777                          * runqueues.
7778                          *
7779                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7780                          * in update_cpu_capacity().
7781                          *
7782                          * This avoids capacity from being 0 and
7783                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7784                          */
7785                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7786                                 capacity += capacity_of(cpu);
7787                         } else {
7788                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7789                                 capacity += sgc->capacity;
7790                         }
7791
7792                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7793                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7794                 }
7795         } else  {
7796                 /*
7797                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7798                  * span the current group.
7799                  */
7800
7801                 group = child->groups;
7802                 do {
7803                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7804
7805                         capacity += sgc->capacity;
7806                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7807                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7808                         group = group->next;
7809                 } while (group != child->groups);
7810         }
7811
7812         sdg->sgc->capacity = capacity;
7813         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7814         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7815 }
7816
7817 /*
7818  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7819  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7820  * Return true is the capacity is reduced
7821  */
7822 static inline int
7823 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7824 {
7825         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7826                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7827 }
7828
7829 /*
7830  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
7831  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
7832  * the task's current CPU is heavily pressured.
7833  */
7834 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7835 {
7836         return rq->misfit_task_load &&
7837                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
7838                  check_cpu_capacity(rq, sd));
7839 }
7840
7841 /*
7842  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7843  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
7844  *
7845  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7846  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7847  * Something like:
7848  *
7849  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7850  *              *     * * *
7851  *
7852  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7853  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7854  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7855  *
7856  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7857  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7858  * moving tasks due to affinity constraints.
7859  *
7860  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7861  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7862  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7863  * to create an effective group imbalance.
7864  *
7865  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7866  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7867  * subtle and fragile situation.
7868  */
7869
7870 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7871 {
7872         return group->sgc->imbalance;
7873 }
7874
7875 /*
7876  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7877  * be used by some tasks.
7878  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7879  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7880  * available capacity for CFS tasks.
7881  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7882  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7883  * capacity in meaningful for the load balancer.
7884  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7885  * any benefit for the load balance.
7886  */
7887 static inline bool
7888 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7889 {
7890         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7891                 return true;
7892
7893         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7894                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7895                 return true;
7896
7897         return false;
7898 }
7899
7900 /*
7901  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7902  *  handle.
7903  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7904  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7905  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7906  *  false.
7907  */
7908 static inline bool
7909 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7910 {
7911         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7912                 return false;
7913
7914         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7915                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7916                 return true;
7917
7918         return false;
7919 }
7920
7921 /*
7922  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7923  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7924  */
7925 static inline bool
7926 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7927 {
7928         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
7929 }
7930
7931 /*
7932  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7933  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
7934  */
7935 static inline bool
7936 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7937 {
7938         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
7939 }
7940
7941 static inline enum
7942 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7943                           struct sg_lb_stats *sgs)
7944 {
7945         if (sgs->group_no_capacity)
7946                 return group_overloaded;
7947
7948         if (sg_imbalanced(group))
7949                 return group_imbalanced;
7950
7951         if (sgs->group_misfit_task_load)
7952                 return group_misfit_task;
7953
7954         return group_other;
7955 }
7956
7957 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7958 {
7959 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7960         unsigned int cpu = rq->cpu;
7961
7962         if (!rq->has_blocked_load)
7963                 return false;
7964
7965         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7966                 return false;
7967
7968         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7969                 return true;
7970
7971         update_blocked_averages(cpu);
7972
7973         return rq->has_blocked_load;
7974 #else
7975         return false;
7976 #endif
7977 }
7978
7979 /**
7980  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7981  * @env: The load balancing environment.
7982  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7983  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7984  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
7985  */
7986 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7987                                       struct sched_group *group,
7988                                       struct sg_lb_stats *sgs,
7989                                       int *sg_status)
7990 {
7991         int i, nr_running;
7992
7993         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7994
7995         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7996                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7997
7998                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7999                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8000
8001                 sgs->group_load += cpu_runnable_load(rq);
8002                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8003                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8004
8005                 nr_running = rq->nr_running;
8006                 if (nr_running > 1)
8007                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8008
8009                 if (cpu_overutilized(i))
8010                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8011
8012 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8013                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8014                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8015 #endif
8016                 /*
8017                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8018                  */
8019                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8020                         sgs->idle_cpus++;
8021
8022                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8023                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8024                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8025                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8026                 }
8027         }
8028
8029         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8030         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8031         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8032
8033         if (sgs->sum_nr_running)
8034                 sgs->load_per_task = sgs->group_load / sgs->sum_nr_running;
8035
8036         sgs->group_weight = group->group_weight;
8037
8038         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8039         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8040 }
8041
8042 /**
8043  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8044  * @env: The load balancing environment.
8045  * @sds: sched_domain statistics
8046  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8047  * @sgs: sched_group statistics
8048  *
8049  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8050  * busiest group.
8051  *
8052  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8053  * busiest group. %false otherwise.
8054  */
8055 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8056                                    struct sd_lb_stats *sds,
8057                                    struct sched_group *sg,
8058                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8059 {
8060         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8061
8062         /*
8063          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8064          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8065          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8066          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8067          */
8068         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8069             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8070              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
8071                 return false;
8072
8073         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8074                 return true;
8075
8076         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8077                 return false;
8078
8079         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8080                 return false;
8081
8082         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8083                 goto asym_packing;
8084
8085         /*
8086          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8087          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8088          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8089          * power/energy consequences are not considered.
8090          */
8091         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8092             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8093                 return false;
8094
8095         /*
8096          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8097          */
8098         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8099             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8100                 return false;
8101
8102 asym_packing:
8103         /* This is the busiest node in its class. */
8104         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8105                 return true;
8106
8107         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8108         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8109                 return true;
8110         /*
8111          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8112          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8113          * of lower priority than ourself as busy.
8114          */
8115         if (sgs->sum_nr_running &&
8116             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8117                 if (!sds->busiest)
8118                         return true;
8119
8120                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8121                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8122                                       sg->asym_prefer_cpu))
8123                         return true;
8124         }
8125
8126         return false;
8127 }
8128
8129 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8130 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8131 {
8132         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8133                 return regular;
8134         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8135                 return remote;
8136         return all;
8137 }
8138
8139 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8140 {
8141         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8142                 return regular;
8143         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8144                 return remote;
8145         return all;
8146 }
8147 #else
8148 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8149 {
8150         return all;
8151 }
8152
8153 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8154 {
8155         return regular;
8156 }
8157 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8158
8159 /**
8160  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8161  * @env: The load balancing environment.
8162  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8163  */
8164 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8165 {
8166         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8167         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8168         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8169         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8170         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8171         int sg_status = 0;
8172
8173 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8174         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8175                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8176 #endif
8177
8178         do {
8179                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8180                 int local_group;
8181
8182                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8183                 if (local_group) {
8184                         sds->local = sg;
8185                         sgs = local;
8186
8187                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8188                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8189                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8190                 }
8191
8192                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8193
8194                 if (local_group)
8195                         goto next_group;
8196
8197                 /*
8198                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8199                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8200                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8201                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8202                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8203                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8204                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8205                  * the tasks on the system).
8206                  */
8207                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8208                     group_has_capacity(env, local) &&
8209                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8210                         sgs->group_no_capacity = 1;
8211                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8212                 }
8213
8214                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8215                         sds->busiest = sg;
8216                         sds->busiest_stat = *sgs;
8217                 }
8218
8219 next_group:
8220                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8221                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8222                 sds->total_load += sgs->group_load;
8223                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8224
8225                 sg = sg->next;
8226         } while (sg != env->sd->groups);
8227
8228 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8229         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8230             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8231
8232                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8233                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8234         }
8235 #endif
8236
8237         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8238                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8239
8240         if (!env->sd->parent) {
8241                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8242
8243                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8244                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8245
8246                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8247                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8248                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8249         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8250                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8251
8252                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8253                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8254         }
8255 }
8256
8257 /**
8258  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8259  *                      sched domain.
8260  *
8261  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8262  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8263  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8264  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8265  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8266  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8267  *
8268  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8269  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8270  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8271  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8272  * number.
8273  *
8274  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8275  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8276  *
8277  * @env: The load balancing environment.
8278  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8279  */
8280 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8281 {
8282         int busiest_cpu;
8283
8284         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8285                 return 0;
8286
8287         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8288                 return 0;
8289
8290         if (!sds->busiest)
8291                 return 0;
8292
8293         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8294         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8295                 return 0;
8296
8297         env->imbalance = sds->busiest_stat.group_load;
8298
8299         return 1;
8300 }
8301
8302 /**
8303  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8304  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8305  *                      load balancing.
8306  * @env: The load balancing environment.
8307  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8308  */
8309 static inline
8310 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8311 {
8312         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8313         unsigned int imbn = 2;
8314         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8315         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8316
8317         local = &sds->local_stat;
8318         busiest = &sds->busiest_stat;
8319
8320         if (!local->sum_nr_running)
8321                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8322         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8323                 imbn = 1;
8324
8325         scaled_busy_load_per_task =
8326                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8327                 busiest->group_capacity;
8328
8329         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8330             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8331                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8332                 return;
8333         }
8334
8335         /*
8336          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8337          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8338          * moving them.
8339          */
8340
8341         capa_now += busiest->group_capacity *
8342                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8343         capa_now += local->group_capacity *
8344                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8345         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8346
8347         /* Amount of load we'd subtract */
8348         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8349                 capa_move += busiest->group_capacity *
8350                             min(busiest->load_per_task,
8351                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8352         }
8353
8354         /* Amount of load we'd add */
8355         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8356             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8357                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8358                       local->group_capacity;
8359         } else {
8360                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8361                       local->group_capacity;
8362         }
8363         capa_move += local->group_capacity *
8364                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8365         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8366
8367         /* Move if we gain throughput */
8368         if (capa_move > capa_now)
8369                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8370 }
8371
8372 /**
8373  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8374  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8375  * @env: load balance environment
8376  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8377  */
8378 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8379 {
8380         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8381         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8382
8383         local = &sds->local_stat;
8384         busiest = &sds->busiest_stat;
8385
8386         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8387                 /*
8388                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8389                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8390                  */
8391                 busiest->load_per_task =
8392                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8393         }
8394
8395         /*
8396          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8397          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8398          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8399          * skipped when updating the busiest sg:
8400          */
8401         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8402             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8403              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8404                 env->imbalance = 0;
8405                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8406         }
8407
8408         /*
8409          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8410          */
8411         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8412             local->group_type   == group_overloaded) {
8413                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8414                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8415                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8416                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8417                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8418                 } else
8419                         load_above_capacity = ~0UL;
8420         }
8421
8422         /*
8423          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8424          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8425          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8426          * we also don't want to reduce the group load below the group
8427          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8428          */
8429         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8430
8431         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8432         env->imbalance = min(
8433                 max_pull * busiest->group_capacity,
8434                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8435         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8436
8437         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8438         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8439                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8440                                        busiest->group_misfit_task_load);
8441         }
8442
8443         /*
8444          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8445          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8446          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8447          * moved
8448          */
8449         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8450                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8451 }
8452
8453 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8454
8455 /**
8456  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8457  * if there is an imbalance.
8458  *
8459  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
8460  * to restore balance.
8461  *
8462  * @env: The load balancing environment.
8463  *
8464  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8465  */
8466 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8467 {
8468         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8469         struct sd_lb_stats sds;
8470
8471         init_sd_lb_stats(&sds);
8472
8473         /*
8474          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8475          * this level.
8476          */
8477         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8478
8479         if (sched_energy_enabled()) {
8480                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8481
8482                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8483                         goto out_balanced;
8484         }
8485
8486         local = &sds.local_stat;
8487         busiest = &sds.busiest_stat;
8488
8489         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8490         if (check_asym_packing(env, &sds))
8491                 return sds.busiest;
8492
8493         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8494         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8495                 goto out_balanced;
8496
8497         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8498         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8499                                                 / sds.total_capacity;
8500
8501         /*
8502          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8503          * work because they assume all things are equal, which typically
8504          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
8505          */
8506         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8507                 goto force_balance;
8508
8509         /*
8510          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8511          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8512          */
8513         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8514             busiest->group_no_capacity)
8515                 goto force_balance;
8516
8517         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8518         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8519                 goto force_balance;
8520
8521         /*
8522          * If the local group is busier than the selected busiest group
8523          * don't try and pull any tasks.
8524          */
8525         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8526                 goto out_balanced;
8527
8528         /*
8529          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8530          * average load.
8531          */
8532         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8533                 goto out_balanced;
8534
8535         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8536                 /*
8537                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8538                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8539                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8540                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8541                  * might end up to just move the imbalance on another group
8542                  */
8543                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8544                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8545                         goto out_balanced;
8546         } else {
8547                 /*
8548                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8549                  * imbalance_pct to be conservative.
8550                  */
8551                 if (100 * busiest->avg_load <=
8552                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8553                         goto out_balanced;
8554         }
8555
8556 force_balance:
8557         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8558         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8559         calculate_imbalance(env, &sds);
8560         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8561
8562 out_balanced:
8563         env->imbalance = 0;
8564         return NULL;
8565 }
8566
8567 /*
8568  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8569  */
8570 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8571                                      struct sched_group *group)
8572 {
8573         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8574         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8575         int i;
8576
8577         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8578                 unsigned long capacity, load;
8579                 enum fbq_type rt;
8580
8581                 rq = cpu_rq(i);
8582                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8583
8584                 /*
8585                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8586                  *  - regular: there are !numa tasks
8587                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8588                  *  - all:     there is no distinction
8589                  *
8590                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8591                  * ignore those when there's better options.
8592                  *
8593                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8594                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8595                  * queue by moving tasks around inside the node.
8596                  *
8597                  * If we cannot move enough load due to this classification
8598                  * the next pass will adjust the group classification and
8599                  * allow migration of more tasks.
8600                  *
8601                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8602                  */
8603                 if (rt > env->fbq_type)
8604                         continue;
8605
8606                 /*
8607                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8608                  * seek the "biggest" misfit task.
8609                  */
8610                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8611                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8612                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8613                                 busiest = rq;
8614                         }
8615
8616                         continue;
8617                 }
8618
8619                 capacity = capacity_of(i);
8620
8621                 /*
8622                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8623                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8624                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8625                  * average load.
8626                  */
8627                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8628                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8629                     rq->nr_running == 1)
8630                         continue;
8631
8632                 load = cpu_runnable_load(rq);
8633
8634                 /*
8635                  * When comparing with imbalance, use cpu_runnable_load()
8636                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8637                  */
8638
8639                 if (rq->nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
8640                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8641                         continue;
8642
8643                 /*
8644                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8645                  * the cpu_runnable_load() scaled with the CPU capacity, so
8646                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8647                  * potentially running at a lower capacity.
8648                  *
8649                  * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i), crosswise
8650                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8651                  * to: load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;  where j is
8652                  * our previous maximum.
8653                  */
8654                 if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8655                         busiest_load = load;
8656                         busiest_capacity = capacity;
8657                         busiest = rq;
8658                 }
8659         }
8660
8661         return busiest;
8662 }
8663
8664 /*
8665  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8666  * so long as it is large enough.
8667  */
8668 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8669
8670 static inline bool
8671 asym_active_balance(struct lb_env *env)
8672 {
8673         /*
8674          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8675          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8676          * highest priority CPUs.
8677          */
8678         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8679                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
8680 }
8681
8682 static inline bool
8683 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
8684 {
8685         struct sched_domain *sd = env->sd;
8686
8687         if (asym_active_balance(env))
8688                 return 1;
8689
8690         /*
8691          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8692          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8693          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8694          * available on dst_cpu.
8695          */
8696         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8697             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8698                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8699                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8700                         return 1;
8701         }
8702
8703         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8704                 return 1;
8705
8706         return 0;
8707 }
8708
8709 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8710 {
8711         struct sched_domain *sd = env->sd;
8712
8713         if (voluntary_active_balance(env))
8714                 return 1;
8715
8716         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8717 }
8718
8719 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8720
8721 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8722 {
8723         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8724         int cpu, balance_cpu = -1;
8725
8726         /*
8727          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8728          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8729          */
8730         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8731                 return 0;
8732
8733         /*
8734          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8735          * to do the newly idle load balance.
8736          */
8737         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8738                 return 1;
8739
8740         /* Try to find first idle CPU */
8741         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8742                 if (!idle_cpu(cpu))
8743                         continue;
8744
8745                 balance_cpu = cpu;
8746                 break;
8747         }
8748
8749         if (balance_cpu == -1)
8750                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8751
8752         /*
8753          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8754          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8755          */
8756         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8757 }
8758
8759 /*
8760  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8761  * tasks if there is an imbalance.
8762  */
8763 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8764                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8765                         int *continue_balancing)
8766 {
8767         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8768         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8769         struct sched_group *group;
8770         struct rq *busiest;
8771         struct rq_flags rf;
8772         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8773
8774         struct lb_env env = {
8775                 .sd             = sd,
8776                 .dst_cpu        = this_cpu,
8777                 .dst_rq         = this_rq,
8778                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8779                 .idle           = idle,
8780                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8781                 .cpus           = cpus,
8782                 .fbq_type       = all,
8783                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8784         };
8785
8786         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8787
8788         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8789
8790 redo:
8791         if (!should_we_balance(&env)) {
8792                 *continue_balancing = 0;
8793                 goto out_balanced;
8794         }
8795
8796         group = find_busiest_group(&env);
8797         if (!group) {
8798                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8799                 goto out_balanced;
8800         }
8801
8802         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8803         if (!busiest) {
8804                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8805                 goto out_balanced;
8806         }
8807
8808         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8809
8810         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8811
8812         env.src_cpu = busiest->cpu;
8813         env.src_rq = busiest;
8814
8815         ld_moved = 0;
8816         if (busiest->nr_running > 1) {
8817                 /*
8818                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8819                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8820                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8821                  * correctly treated as an imbalance.
8822                  */
8823                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8824                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8825
8826 more_balance:
8827                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8828                 update_rq_clock(busiest);
8829
8830                 /*
8831                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8832                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8833                  */
8834                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8835
8836                 /*
8837                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8838                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8839                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8840                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8841                  * See task_rq_lock() family for the details.
8842                  */
8843
8844                 rq_unlock(busiest, &rf);
8845
8846                 if (cur_ld_moved) {
8847                         attach_tasks(&env);
8848                         ld_moved += cur_ld_moved;
8849                 }
8850
8851                 local_irq_restore(rf.flags);
8852
8853                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8854                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8855                         goto more_balance;
8856                 }
8857
8858                 /*
8859                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8860                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8861                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8862                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8863                  * sched_group.
8864                  *
8865                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8866                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8867                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8868                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8869                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8870                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8871                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8872                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8873                  * This however should not happen so much in practice and
8874                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8875                  * excess load moved.
8876                  */
8877                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8878
8879                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8880                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8881
8882                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8883                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8884                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8885                         env.loop         = 0;
8886                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8887
8888                         /*
8889                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8890                          * need to continue with same src_cpu.
8891                          */
8892                         goto more_balance;
8893                 }
8894
8895                 /*
8896                  * We failed to reach balance because of affinity.
8897                  */
8898                 if (sd_parent) {
8899                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8900
8901                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8902                                 *group_imbalance = 1;
8903                 }
8904
8905                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8906                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8907                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8908                         /*
8909                          * Attempting to continue load balancing at the current
8910                          * sched_domain level only makes sense if there are
8911                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8912                          * pull load from which are not contained within the
8913                          * destination group that is receiving any migrated
8914                          * load.
8915                          */
8916                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8917                                 env.loop = 0;
8918                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8919                                 goto redo;
8920                         }
8921                         goto out_all_pinned;
8922                 }
8923         }
8924
8925         if (!ld_moved) {
8926                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8927                 /*
8928                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8929                  * We do not want newidle balance, which can be very
8930                  * frequent, pollute the failure counter causing
8931                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8932                  */
8933                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8934                         sd->nr_balance_failed++;
8935
8936                 if (need_active_balance(&env)) {
8937                         unsigned long flags;
8938
8939                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8940
8941                         /*
8942                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8943                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8944                          * moved to this_cpu:
8945                          */
8946                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
8947                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8948                                                             flags);
8949                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8950                                 goto out_one_pinned;
8951                         }
8952
8953                         /*
8954                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8955                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8956                          * only after active load balance is finished.
8957                          */
8958                         if (!busiest->active_balance) {
8959                                 busiest->active_balance = 1;
8960                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8961                                 active_balance = 1;
8962                         }
8963                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8964
8965                         if (active_balance) {
8966                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8967                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8968                                         &busiest->active_balance_work);
8969                         }
8970
8971                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8972                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8973                 }
8974         } else
8975                 sd->nr_balance_failed = 0;
8976
8977         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
8978                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8979                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8980         } else {
8981                 /*
8982                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8983                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8984                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8985                  * detach_tasks).
8986                  */
8987                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8988                         sd->balance_interval *= 2;
8989         }
8990
8991         goto out;
8992
8993 out_balanced:
8994         /*
8995          * We reach balance although we may have faced some affinity
8996          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
8997          * a chance to move and fix the imbalance.
8998          */
8999         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9000                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9001
9002                 if (*group_imbalance)
9003                         *group_imbalance = 0;
9004         }
9005
9006 out_all_pinned:
9007         /*
9008          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9009          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9010          * can try to migrate them.
9011          */
9012         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9013
9014         sd->nr_balance_failed = 0;
9015
9016 out_one_pinned:
9017         ld_moved = 0;
9018
9019         /*
9020          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9021          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9022          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9023          * increase logic to avoid that.
9024          */
9025         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9026                 goto out;
9027
9028         /* tune up the balancing interval */
9029         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9030              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9031             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9032                 sd->balance_interval *= 2;
9033 out:
9034         return ld_moved;
9035 }
9036
9037 static inline unsigned long
9038 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9039 {
9040         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9041
9042         if (cpu_busy)
9043                 interval *= sd->busy_factor;
9044
9045         /* scale ms to jiffies */
9046         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9047         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9048
9049         return interval;
9050 }
9051
9052 static inline void
9053 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9054 {
9055         unsigned long interval, next;
9056
9057         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9058         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9059         next = sd->last_balance + interval;
9060
9061         if (time_after(*next_balance, next))
9062                 *next_balance = next;
9063 }
9064
9065 /*
9066  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9067  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9068  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9069  * avoids physical / logical imbalances.
9070  */
9071 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9072 {
9073         struct rq *busiest_rq = data;
9074         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9075         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9076         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9077         struct sched_domain *sd;
9078         struct task_struct *p = NULL;
9079         struct rq_flags rf;
9080
9081         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9082         /*
9083          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9084          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9085          * inactive CPUs.
9086          */
9087         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9088                 goto out_unlock;
9089
9090         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9091         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9092                      !busiest_rq->active_balance))
9093                 goto out_unlock;
9094
9095         /* Is there any task to move? */
9096         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9097                 goto out_unlock;
9098
9099         /*
9100          * This condition is "impossible", if it occurs
9101          * we need to fix it. Originally reported by
9102          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9103          */
9104         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9105
9106         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9107         rcu_read_lock();
9108         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9109                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9110                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9111                                 break;
9112         }
9113
9114         if (likely(sd)) {
9115                 struct lb_env env = {
9116                         .sd             = sd,
9117                         .dst_cpu        = target_cpu,
9118                         .dst_rq         = target_rq,
9119                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9120                         .src_rq         = busiest_rq,
9121                         .idle           = CPU_IDLE,
9122                         /*
9123                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9124                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9125                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9126                          * about DST_PINNED.
9127                          */
9128                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9129                 };
9130
9131                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9132                 update_rq_clock(busiest_rq);
9133
9134                 p = detach_one_task(&env);
9135                 if (p) {
9136                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9137                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9138                         sd->nr_balance_failed = 0;
9139                 } else {
9140                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9141                 }
9142         }
9143         rcu_read_unlock();
9144 out_unlock:
9145         busiest_rq->active_balance = 0;
9146         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9147
9148         if (p)
9149                 attach_one_task(target_rq, p);
9150
9151         local_irq_enable();
9152
9153         return 0;
9154 }
9155
9156 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9157
9158 /*
9159  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9160  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9161  */
9162 void update_max_interval(void)
9163 {
9164         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9165 }
9166
9167 /*
9168  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9169  * and initiates a balancing operation if so.
9170  *
9171  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9172  */
9173 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9174 {
9175         int continue_balancing = 1;
9176         int cpu = rq->cpu;
9177         unsigned long interval;
9178         struct sched_domain *sd;
9179         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9180         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9181         int update_next_balance = 0;
9182         int need_serialize, need_decay = 0;
9183         u64 max_cost = 0;
9184
9185         rcu_read_lock();
9186         for_each_domain(cpu, sd) {
9187                 /*
9188                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9189                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9190                  */
9191                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9192                         sd->max_newidle_lb_cost =
9193                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9194                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9195                         need_decay = 1;
9196                 }
9197                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9198
9199                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9200                         continue;
9201
9202                 /*
9203                  * Stop the load balance at this level. There is another
9204                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9205                  * actively.
9206                  */
9207                 if (!continue_balancing) {
9208                         if (need_decay)
9209                                 continue;
9210                         break;
9211                 }
9212
9213                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9214
9215                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9216                 if (need_serialize) {
9217                         if (!spin_trylock(&balancing))
9218                                 goto out;
9219                 }
9220
9221                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9222                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9223                                 /*
9224                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9225                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9226                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9227                                  */
9228                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9229                         }
9230                         sd->last_balance = jiffies;
9231                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9232                 }
9233                 if (need_serialize)
9234                         spin_unlock(&balancing);
9235 out:
9236                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9237                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9238                         update_next_balance = 1;
9239                 }
9240         }
9241         if (need_decay) {
9242                 /*
9243                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9244                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9245                  */
9246                 rq->max_idle_balance_cost =
9247                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9248         }
9249         rcu_read_unlock();
9250
9251         /*
9252          * next_balance will be updated only when there is a need.
9253          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9254          * updated.
9255          */
9256         if (likely(update_next_balance)) {
9257                 rq->next_balance = next_balance;
9258
9259 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9260                 /*
9261                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9262                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9263                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9264                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9265                  * balance for itself and we need to update the
9266                  * nohz.next_balance accordingly.
9267                  */
9268                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9269                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9270 #endif
9271         }
9272 }
9273
9274 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9275 {
9276         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9277 }
9278
9279 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9280 /*
9281  * idle load balancing details
9282  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9283  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9284  *   load balancing for all the idle CPUs.
9285  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9286  *   anywhere yet.
9287  */
9288
9289 static inline int find_new_ilb(void)
9290 {
9291         int ilb;
9292
9293         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9294                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9295                 if (idle_cpu(ilb))
9296                         return ilb;
9297         }
9298
9299         return nr_cpu_ids;
9300 }
9301
9302 /*
9303  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9304  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9305  */
9306 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9307 {
9308         int ilb_cpu;
9309
9310         nohz.next_balance++;
9311
9312         ilb_cpu = find_new_ilb();
9313
9314         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9315                 return;
9316
9317         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9318         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9319                 return;
9320
9321         /*
9322          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9323          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9324          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9325          * will be run before returning from the IPI.
9326          */
9327         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9328 }
9329
9330 /*
9331  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
9332  * of idle CPUs in the system.
9333  */
9334 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9335 {
9336         unsigned long now = jiffies;
9337         struct sched_domain_shared *sds;
9338         struct sched_domain *sd;
9339         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9340         unsigned int flags = 0;
9341
9342         if (unlikely(rq->idle_balance))
9343                 return;
9344
9345         /*
9346          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9347          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9348          */
9349         nohz_balance_exit_idle(rq);
9350
9351         /*
9352          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9353          * balancing.
9354          */
9355         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9356                 return;
9357
9358         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9359             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9360                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9361
9362         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9363                 goto out;
9364
9365         if (rq->nr_running >= 2) {
9366                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9367                 goto out;
9368         }
9369
9370         rcu_read_lock();
9371
9372         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9373         if (sd) {
9374                 /*
9375                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
9376                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
9377                  * on.
9378                  */
9379                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9380                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9381                         goto unlock;
9382                 }
9383         }
9384
9385         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9386         if (sd) {
9387                 /*
9388                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
9389                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
9390                  * around.
9391                  */
9392                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
9393                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9394                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9395                                 goto unlock;
9396                         }
9397                 }
9398         }
9399
9400         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
9401         if (sd) {
9402                 /*
9403                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
9404                  * to run the misfit task on.
9405                  */
9406                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
9407                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9408                         goto unlock;
9409                 }
9410
9411                 /*
9412                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
9413                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
9414                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
9415                  *
9416                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
9417                  */
9418                 goto unlock;
9419         }
9420
9421         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9422         if (sds) {
9423                 /*
9424                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
9425                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
9426                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
9427                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
9428                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
9429                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
9430                  * like this LLC domain has tasks we could move.
9431                  */
9432                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9433                 if (nr_busy > 1) {
9434                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9435                         goto unlock;
9436                 }
9437         }
9438 unlock:
9439         rcu_read_unlock();
9440 out:
9441         if (flags)
9442                 kick_ilb(flags);
9443 }
9444
9445 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9446 {
9447         struct sched_domain *sd;
9448
9449         rcu_read_lock();
9450         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9451
9452         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9453                 goto unlock;
9454         sd->nohz_idle = 0;
9455
9456         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9457 unlock:
9458         rcu_read_unlock();
9459 }
9460
9461 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9462 {
9463         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9464
9465         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9466                 return;
9467
9468         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9469         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9470         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9471
9472         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9473 }
9474
9475 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9476 {
9477         struct sched_domain *sd;
9478
9479         rcu_read_lock();
9480         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9481
9482         if (!sd || sd->nohz_idle)
9483                 goto unlock;
9484         sd->nohz_idle = 1;
9485
9486         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9487 unlock:
9488         rcu_read_unlock();
9489 }
9490
9491 /*
9492  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9493  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9494  */
9495 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9496 {
9497         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9498
9499         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9500
9501         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9502         if (!cpu_active(cpu))
9503                 return;
9504
9505         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9506         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9507                 return;
9508
9509         /*
9510          * Can be set safely without rq->lock held
9511          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9512          * rq->lock is held during the check and the clear
9513          */
9514         rq->has_blocked_load = 1;
9515
9516         /*
9517          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9518          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9519          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9520          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9521          */
9522         if (rq->nohz_tick_stopped)
9523                 goto out;
9524
9525         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9526         if (on_null_domain(rq))
9527                 return;
9528
9529         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9530
9531         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9532         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9533
9534         /*
9535          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9536          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9537          * store.
9538          */
9539         smp_mb__after_atomic();
9540
9541         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9542
9543 out:
9544         /*
9545          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9546          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9547          */
9548         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9549 }
9550
9551 /*
9552  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9553  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9554  * tasks movement depending of flags.
9555  * The function returns false if the loop has stopped before running
9556  * through all idle CPUs.
9557  */
9558 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9559                                enum cpu_idle_type idle)
9560 {
9561         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9562         unsigned long now = jiffies;
9563         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9564         bool has_blocked_load = false;
9565         int update_next_balance = 0;
9566         int this_cpu = this_rq->cpu;
9567         int balance_cpu;
9568         int ret = false;
9569         struct rq *rq;
9570
9571         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9572
9573         /*
9574          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9575          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9576          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9577          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9578          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9579          * check the load of an idle cpu.
9580          */
9581         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9582
9583         /*
9584          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9585          * store from nohz_balance_enter_idle().
9586          */
9587         smp_mb();
9588
9589         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9590                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9591                         continue;
9592
9593                 /*
9594                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9595                  * work being done for other CPUs. Next load
9596                  * balancing owner will pick it up.
9597                  */
9598                 if (need_resched()) {
9599                         has_blocked_load = true;
9600                         goto abort;
9601                 }
9602
9603                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9604
9605                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9606
9607                 /*
9608                  * If time for next balance is due,
9609                  * do the balance.
9610                  */
9611                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9612                         struct rq_flags rf;
9613
9614                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9615                         update_rq_clock(rq);
9616                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9617
9618                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9619                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9620                 }
9621
9622                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9623                         next_balance = rq->next_balance;
9624                         update_next_balance = 1;
9625                 }
9626         }
9627
9628         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9629         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9630                 update_blocked_averages(this_cpu);
9631                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9632         }
9633
9634         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9635                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9636
9637         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9638                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9639
9640         /* The full idle balance loop has been done */
9641         ret = true;
9642
9643 abort:
9644         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9645         if (has_blocked_load)
9646                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9647
9648         /*
9649          * next_balance will be updated only when there is a need.
9650          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9651          * updated.
9652          */
9653         if (likely(update_next_balance))
9654                 nohz.next_balance = next_balance;
9655
9656         return ret;
9657 }
9658
9659 /*
9660  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9661  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9662  */
9663 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9664 {
9665         int this_cpu = this_rq->cpu;
9666         unsigned int flags;
9667
9668         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9669                 return false;
9670
9671         if (idle != CPU_IDLE) {
9672                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9673                 return false;
9674         }
9675
9676         /* could be _relaxed() */
9677         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9678         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9679                 return false;
9680
9681         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9682
9683         return true;
9684 }
9685
9686 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9687 {
9688         int this_cpu = this_rq->cpu;
9689
9690         /*
9691          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9692          * housekeeping
9693          */
9694         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9695                 return;
9696
9697         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9698         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9699                 return;
9700
9701         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9702         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9703             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9704                 return;
9705
9706         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9707         /*
9708          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9709          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9710          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9711          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9712          */
9713         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9714                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9715         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9716 }
9717
9718 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9719 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9720
9721 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9722 {
9723         return false;
9724 }
9725
9726 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9727 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9728
9729 /*
9730  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9731  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9732  */
9733 int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9734 {
9735         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9736         int this_cpu = this_rq->cpu;
9737         struct sched_domain *sd;
9738         int pulled_task = 0;
9739         u64 curr_cost = 0;
9740
9741         update_misfit_status(NULL, this_rq);
9742         /*
9743          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9744          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9745          */
9746         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9747
9748         /*
9749          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9750          */
9751         if (!cpu_active(this_cpu))
9752                 return 0;
9753
9754         /*
9755          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9756          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9757          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9758          * re-start the picking loop.
9759          */
9760         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9761
9762         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9763             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
9764
9765                 rcu_read_lock();
9766                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9767                 if (sd)
9768                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9769                 rcu_read_unlock();
9770
9771                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9772
9773                 goto out;
9774         }
9775
9776         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9777
9778         update_blocked_averages(this_cpu);
9779         rcu_read_lock();
9780         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9781                 int continue_balancing = 1;
9782                 u64 t0, domain_cost;
9783
9784                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9785                         continue;
9786
9787                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9788                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9789                         break;
9790                 }
9791
9792                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9793                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9794
9795                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9796                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9797                                                    &continue_balancing);
9798
9799                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9800                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9801                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9802
9803                         curr_cost += domain_cost;
9804                 }
9805
9806                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9807
9808                 /*
9809                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9810                  * now runnable tasks on this rq.
9811                  */
9812                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9813                         break;
9814         }
9815         rcu_read_unlock();
9816
9817         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9818
9819         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9820                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9821
9822 out:
9823         /*
9824          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9825          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9826          * pretend we pulled a task.
9827          */
9828         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9829                 pulled_task = 1;
9830
9831         /* Move the next balance forward */
9832         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9833                 this_rq->next_balance = next_balance;
9834
9835         /* Is there a task of a high priority class? */
9836         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9837                 pulled_task = -1;
9838
9839         if (pulled_task)
9840                 this_rq->idle_stamp = 0;
9841
9842         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9843
9844         return pulled_task;
9845 }
9846
9847 /*
9848  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9849  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9850  */
9851 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9852 {
9853         struct rq *this_rq = this_rq();
9854         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9855                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9856
9857         /*
9858          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9859          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9860          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9861          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9862          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9863          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9864          */
9865         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9866                 return;
9867
9868         /* normal load balance */
9869         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9870         rebalance_domains(this_rq, idle);
9871 }
9872
9873 /*
9874  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9875  */
9876 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9877 {
9878         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9879         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9880                 return;
9881
9882         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9883                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9884
9885         nohz_balancer_kick(rq);
9886 }
9887
9888 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9889 {
9890         update_sysctl();
9891
9892         update_runtime_enabled(rq);
9893 }
9894
9895 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9896 {
9897         update_sysctl();
9898
9899         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9900         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9901 }
9902
9903 #endif /* CONFIG_SMP */
9904
9905 /*
9906  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9907  *
9908  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9909  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9910  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9911  * parameters.
9912  */
9913 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9914 {
9915         struct cfs_rq *cfs_rq;
9916         struct sched_entity *se = &curr->se;
9917
9918         for_each_sched_entity(se) {
9919                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9920                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9921         }
9922
9923         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9924                 task_tick_numa(rq, curr);
9925
9926         update_misfit_status(curr, rq);
9927         update_overutilized_status(task_rq(curr));
9928 }
9929
9930 /*
9931  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9932  *  - child not yet on the tasklist
9933  *  - preemption disabled
9934  */
9935 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9936 {
9937         struct cfs_rq *cfs_rq;
9938         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9939         struct rq *rq = this_rq();
9940         struct rq_flags rf;
9941
9942         rq_lock(rq, &rf);
9943         update_rq_clock(rq);
9944
9945         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9946         curr = cfs_rq->curr;
9947         if (curr) {
9948                 update_curr(cfs_rq);
9949                 se->vruntime = curr->vruntime;
9950         }
9951         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9952
9953         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9954                 /*
9955                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9956                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9957                  */
9958                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9959                 resched_curr(rq);
9960         }
9961
9962         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9963         rq_unlock(rq, &rf);
9964 }
9965
9966 /*
9967  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9968  * the current task.
9969  */
9970 static void
9971 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9972 {
9973         if (!task_on_rq_queued(p))
9974                 return;
9975
9976         /*
9977          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9978          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9979          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9980          */
9981         if (rq->curr == p) {
9982                 if (p->prio > oldprio)
9983                         resched_curr(rq);
9984         } else
9985                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9986 }
9987
9988 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9989 {
9990         struct sched_entity *se = &p->se;
9991
9992         /*
9993          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9994          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9995          * vruntime.
9996          */
9997         if (p->on_rq)
9998                 return true;
9999
10000         /*
10001          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10002          * But there are some cases where it has already been normalized:
10003          *
10004          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10005          *   wake_up_new_task().
10006          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10007          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10008          */
10009         if (!se->sum_exec_runtime ||
10010             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10011                 return true;
10012
10013         return false;
10014 }
10015
10016 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10017 /*
10018  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10019  * visible to the root
10020  */
10021 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10022 {
10023         struct cfs_rq *cfs_rq;
10024
10025         /* Start to propagate at parent */
10026         se = se->parent;
10027
10028         for_each_sched_entity(se) {
10029                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10030
10031                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10032                         break;
10033
10034                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10035         }
10036 }
10037 #else
10038 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10039 #endif
10040
10041 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10042 {
10043         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10044
10045         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10046         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10047         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10048         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10049         propagate_entity_cfs_rq(se);
10050 }
10051
10052 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10053 {
10054         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10055
10056 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10057         /*
10058          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10059          * class maintain depth value), reset depth properly.
10060          */
10061         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10062 #endif
10063
10064         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10065         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10066         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10067         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10068         propagate_entity_cfs_rq(se);
10069 }
10070
10071 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10072 {
10073         struct sched_entity *se = &p->se;
10074         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10075
10076         if (!vruntime_normalized(p)) {
10077                 /*
10078                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10079                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10080                  */
10081                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10082                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10083         }
10084
10085         detach_entity_cfs_rq(se);
10086 }
10087
10088 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10089 {
10090         struct sched_entity *se = &p->se;
10091         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10092
10093         attach_entity_cfs_rq(se);
10094
10095         if (!vruntime_normalized(p))
10096                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10097 }
10098
10099 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10100 {
10101         detach_task_cfs_rq(p);
10102 }
10103
10104 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10105 {
10106         attach_task_cfs_rq(p);
10107
10108         if (task_on_rq_queued(p)) {
10109                 /*
10110                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10111                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10112                  * if we can still preempt the current task.
10113                  */
10114                 if (rq->curr == p)
10115                         resched_curr(rq);
10116                 else
10117                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10118         }
10119 }
10120
10121 /* Account for a task changing its policy or group.
10122  *
10123  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10124  * migrates between groups/classes.
10125  */
10126 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10127 {
10128         struct sched_entity *se = &p->se;
10129
10130 #ifdef CONFIG_SMP
10131         if (task_on_rq_queued(p)) {
10132                 /*
10133                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10134                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10135                  */
10136                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10137         }
10138 #endif
10139
10140         for_each_sched_entity(se) {
10141                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10142
10143                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10144                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10145                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10146         }
10147 }
10148
10149 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10150 {
10151         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10152         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10153 #ifndef CONFIG_64BIT
10154         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10155 #endif
10156 #ifdef CONFIG_SMP
10157         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10158 #endif
10159 }
10160
10161 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10162 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10163 {
10164         struct sched_entity *se = &p->se;
10165
10166         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10167         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10168 }
10169
10170 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10171 {
10172         detach_task_cfs_rq(p);
10173         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10174
10175 #ifdef CONFIG_SMP
10176         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10177         p->se.avg.last_update_time = 0;
10178 #endif
10179         attach_task_cfs_rq(p);
10180 }
10181
10182 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10183 {
10184         switch (type) {
10185         case TASK_SET_GROUP:
10186                 task_set_group_fair(p);
10187                 break;
10188
10189         case TASK_MOVE_GROUP:
10190                 task_move_group_fair(p);
10191                 break;
10192         }
10193 }
10194
10195 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10196 {
10197         int i;
10198
10199         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10200
10201         for_each_possible_cpu(i) {
10202                 if (tg->cfs_rq)
10203                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10204                 if (tg->se)
10205                         kfree(tg->se[i]);
10206         }
10207
10208         kfree(tg->cfs_rq);
10209         kfree(tg->se);
10210 }
10211
10212 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10213 {
10214         struct sched_entity *se;
10215         struct cfs_rq *cfs_rq;
10216         int i;
10217
10218         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10219         if (!tg->cfs_rq)
10220                 goto err;
10221         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10222         if (!tg->se)
10223                 goto err;
10224
10225         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10226
10227         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10228
10229         for_each_possible_cpu(i) {
10230                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10231                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10232                 if (!cfs_rq)
10233                         goto err;
10234
10235                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10236                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10237                 if (!se)
10238                         goto err_free_rq;
10239
10240                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10241                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10242                 init_entity_runnable_average(se);
10243         }
10244
10245         return 1;
10246
10247 err_free_rq:
10248         kfree(cfs_rq);
10249 err:
10250         return 0;
10251 }
10252
10253 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10254 {
10255         struct sched_entity *se;
10256         struct rq_flags rf;
10257         struct rq *rq;
10258         int i;
10259
10260         for_each_possible_cpu(i) {
10261                 rq = cpu_rq(i);
10262                 se = tg->se[i];
10263                 rq_lock_irq(rq, &rf);
10264                 update_rq_clock(rq);
10265                 attach_entity_cfs_rq(se);
10266                 sync_throttle(tg, i);
10267                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
10268         }
10269 }
10270
10271 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10272 {
10273         unsigned long flags;
10274         struct rq *rq;
10275         int cpu;
10276
10277         for_each_possible_cpu(cpu) {
10278                 if (tg->se[cpu])
10279                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10280
10281                 /*
10282                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10283                  * check on_list without danger of it being re-added.
10284                  */
10285                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10286                         continue;
10287
10288                 rq = cpu_rq(cpu);
10289
10290                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10291                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10292                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10293         }
10294 }
10295
10296 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10297                         struct sched_entity *se, int cpu,
10298                         struct sched_entity *parent)
10299 {
10300         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10301
10302         cfs_rq->tg = tg;
10303         cfs_rq->rq = rq;
10304         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10305
10306         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10307         tg->se[cpu] = se;
10308
10309         /* se could be NULL for root_task_group */
10310         if (!se)
10311                 return;
10312
10313         if (!parent) {
10314                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10315                 se->depth = 0;
10316         } else {
10317                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10318                 se->depth = parent->depth + 1;
10319         }
10320
10321         se->my_q = cfs_rq;
10322         /* guarantee group entities always have weight */
10323         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10324         se->parent = parent;
10325 }
10326
10327 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10328
10329 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10330 {
10331         int i;
10332
10333         /*
10334          * We can't change the weight of the root cgroup.
10335          */
10336         if (!tg->se[0])
10337                 return -EINVAL;
10338
10339         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10340
10341         mutex_lock(&shares_mutex);
10342         if (tg->shares == shares)
10343                 goto done;
10344
10345         tg->shares = shares;
10346         for_each_possible_cpu(i) {
10347                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10348                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10349                 struct rq_flags rf;
10350
10351                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10352                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10353                 update_rq_clock(rq);
10354                 for_each_sched_entity(se) {
10355                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10356                         update_cfs_group(se);
10357                 }
10358                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10359         }
10360
10361 done:
10362         mutex_unlock(&shares_mutex);
10363         return 0;
10364 }
10365 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10366
10367 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10368
10369 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10370 {
10371         return 1;
10372 }
10373
10374 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10375
10376 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10377
10378 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10379
10380
10381 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10382 {
10383         struct sched_entity *se = &task->se;
10384         unsigned int rr_interval = 0;
10385
10386         /*
10387          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10388          * idle runqueue:
10389          */
10390         if (rq->cfs.load.weight)
10391                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10392
10393         return rr_interval;
10394 }
10395
10396 /*
10397  * All the scheduling class methods:
10398  */
10399 const struct sched_class fair_sched_class = {
10400         .next                   = &idle_sched_class,
10401         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10402         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10403         .yield_task             = yield_task_fair,
10404         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10405
10406         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10407
10408         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10409
10410         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10411         .set_next_task          = set_next_task_fair,
10412
10413 #ifdef CONFIG_SMP
10414         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10415         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10416
10417         .rq_online              = rq_online_fair,
10418         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10419
10420         .task_dead              = task_dead_fair,
10421         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10422 #endif
10423
10424         .task_tick              = task_tick_fair,
10425         .task_fork              = task_fork_fair,
10426
10427         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10428         .switched_from          = switched_from_fair,
10429         .switched_to            = switched_to_fair,
10430
10431         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10432
10433         .update_curr            = update_curr_fair,
10434
10435 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10436         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10437 #endif
10438
10439 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
10440         .uclamp_enabled         = 1,
10441 #endif
10442 };
10443
10444 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10445 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10446 {
10447         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10448
10449         rcu_read_lock();
10450         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10451                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10452         rcu_read_unlock();
10453 }
10454
10455 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10456 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10457 {
10458         int node;
10459         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10460         struct numa_group *ng;
10461
10462         rcu_read_lock();
10463         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
10464         for_each_online_node(node) {
10465                 if (p->numa_faults) {
10466                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10467                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10468                 }
10469                 if (ng) {
10470                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10471                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10472                 }
10473                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10474         }
10475         rcu_read_unlock();
10476 }
10477 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10478 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10479
10480 __init void init_sched_fair_class(void)
10481 {
10482 #ifdef CONFIG_SMP
10483         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10484
10485 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10486         nohz.next_balance = jiffies;
10487         nohz.next_blocked = jiffies;
10488         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10489 #endif
10490 #endif /* SMP */
10491
10492 }
10493
10494 /*
10495  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
10496  */
10497
10498 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
10499 {
10500 #ifdef CONFIG_SMP
10501         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
10502 #else
10503         return NULL;
10504 #endif
10505 }
10506 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
10507
10508 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
10509 {
10510         if (!cfs_rq) {
10511                 if (str)
10512                         strlcpy(str, "(null)", len);
10513                 else
10514                         return NULL;
10515         }
10516
10517         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
10518         return str;
10519 }
10520 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
10521
10522 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
10523 {
10524         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
10525 }
10526 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
10527
10528 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
10529 {
10530 #ifdef CONFIG_SMP
10531         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
10532 #else
10533         return NULL;
10534 #endif
10535 }
10536 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
10537
10538 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
10539 {
10540 #ifdef CONFIG_SMP
10541         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
10542 #else
10543         return NULL;
10544 #endif
10545 }
10546 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
10547
10548 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
10549 {
10550 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
10551         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
10552 #else
10553         return NULL;
10554 #endif
10555 }
10556 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
10557
10558 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
10559 {
10560         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
10561 }
10562 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
10563
10564 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
10565 {
10566 #ifdef CONFIG_SMP
10567         return rd ? rd->span : NULL;
10568 #else
10569         return NULL;
10570 #endif
10571 }
10572 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);