Merge branch 'sched-urgent-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
62 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
85 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97 #endif
98
99 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
100 /*
101  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
102  * each time a cfs_rq requests quota.
103  *
104  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
105  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
106  * we will always only issue the remaining available time.
107  *
108  * (default: 5 msec, units: microseconds)
109  */
110 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
111 #endif
112
113 /*
114  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
115  * util * margin < capacity * 1024
116  *
117  * (default: ~20%)
118  */
119 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
259 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
260
261 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
262 {
263         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
264         return container_of(se, struct task_struct, se);
265 }
266
267 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
268 #define for_each_sched_entity(se) \
269                 for (; se; se = se->parent)
270
271 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
272 {
273         return p->se.cfs_rq;
274 }
275
276 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
277 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
278 {
279         return se->cfs_rq;
280 }
281
282 /* runqueue "owned" by this group */
283 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
284 {
285         return grp->my_q;
286 }
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
292                 int cpu = cpu_of(rq);
293                 /*
294                  * Ensure we either appear before our parent (if already
295                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
296                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
297                  * reduces this to two cases and a special case for the root
298                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
299                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
300                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
301                  */
302                 if (cfs_rq->tg->parent &&
303                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
304                         /*
305                          * If parent is already on the list, we add the child
306                          * just before. Thanks to circular linked property of
307                          * the list, this means to put the child at the tail
308                          * of the list that starts by parent.
309                          */
310                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
311                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
312                         /*
313                          * The branch is now connected to its tree so we can
314                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
315                          * list.
316                          */
317                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
318                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
319                         /*
320                          * cfs rq without parent should be put
321                          * at the tail of the list.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
325                         /*
326                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
327                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
328                          */
329                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
330                 } else {
331                         /*
332                          * The parent has not already been added so we want to
333                          * make sure that it will be put after us.
334                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
335                          * where we will add parent.
336                          */
337                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
338                                 rq->tmp_alone_branch);
339                         /*
340                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
341                          * of the branch
342                          */
343                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
344                 }
345
346                 cfs_rq->on_list = 1;
347         }
348 }
349
350 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
351 {
352         if (cfs_rq->on_list) {
353                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
354                 cfs_rq->on_list = 0;
355         }
356 }
357
358 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
359 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
360         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
361                                  leaf_cfs_rq_list)
362
363 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
364 static inline struct cfs_rq *
365 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
366 {
367         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
368                 return se->cfs_rq;
369
370         return NULL;
371 }
372
373 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
374 {
375         return se->parent;
376 }
377
378 static void
379 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
380 {
381         int se_depth, pse_depth;
382
383         /*
384          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
385          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
386          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
387          * parent.
388          */
389
390         /* First walk up until both entities are at same depth */
391         se_depth = (*se)->depth;
392         pse_depth = (*pse)->depth;
393
394         while (se_depth > pse_depth) {
395                 se_depth--;
396                 *se = parent_entity(*se);
397         }
398
399         while (pse_depth > se_depth) {
400                 pse_depth--;
401                 *pse = parent_entity(*pse);
402         }
403
404         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
405                 *se = parent_entity(*se);
406                 *pse = parent_entity(*pse);
407         }
408 }
409
410 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
411
412 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
413 {
414         return container_of(se, struct task_struct, se);
415 }
416
417 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
418 {
419         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
420 }
421
422 #define entity_is_task(se)      1
423
424 #define for_each_sched_entity(se) \
425                 for (; se; se = NULL)
426
427 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
428 {
429         return &task_rq(p)->cfs;
430 }
431
432 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
433 {
434         struct task_struct *p = task_of(se);
435         struct rq *rq = task_rq(p);
436
437         return &rq->cfs;
438 }
439
440 /* runqueue "owned" by this group */
441 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
442 {
443         return NULL;
444 }
445
446 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
447 {
448 }
449
450 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
451 {
452 }
453
454 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
455                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
456
457 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
458 {
459         return NULL;
460 }
461
462 static inline void
463 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
464 {
465 }
466
467 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
468
469 static __always_inline
470 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
471
472 /**************************************************************
473  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
474  */
475
476 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
477 {
478         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
479         if (delta > 0)
480                 max_vruntime = vruntime;
481
482         return max_vruntime;
483 }
484
485 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
486 {
487         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
488         if (delta < 0)
489                 min_vruntime = vruntime;
490
491         return min_vruntime;
492 }
493
494 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
495                                 struct sched_entity *b)
496 {
497         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
498 }
499
500 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
501 {
502         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
503         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
504
505         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
506
507         if (curr) {
508                 if (curr->on_rq)
509                         vruntime = curr->vruntime;
510                 else
511                         curr = NULL;
512         }
513
514         if (leftmost) { /* non-empty tree */
515                 struct sched_entity *se;
516                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
517
518                 if (!curr)
519                         vruntime = se->vruntime;
520                 else
521                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
522         }
523
524         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
525         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
526 #ifndef CONFIG_64BIT
527         smp_wmb();
528         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
529 #endif
530 }
531
532 /*
533  * Enqueue an entity into the rb-tree:
534  */
535 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
536 {
537         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
538         struct rb_node *parent = NULL;
539         struct sched_entity *entry;
540         bool leftmost = true;
541
542         /*
543          * Find the right place in the rbtree:
544          */
545         while (*link) {
546                 parent = *link;
547                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
548                 /*
549                  * We dont care about collisions. Nodes with
550                  * the same key stay together.
551                  */
552                 if (entity_before(se, entry)) {
553                         link = &parent->rb_left;
554                 } else {
555                         link = &parent->rb_right;
556                         leftmost = false;
557                 }
558         }
559
560         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
561         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
562                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
563 }
564
565 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
566 {
567         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
568 }
569
570 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
571 {
572         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
573
574         if (!left)
575                 return NULL;
576
577         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
578 }
579
580 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
581 {
582         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
583
584         if (!next)
585                 return NULL;
586
587         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
588 }
589
590 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
591 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
592 {
593         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
594
595         if (!last)
596                 return NULL;
597
598         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
599 }
600
601 /**************************************************************
602  * Scheduling class statistics methods:
603  */
604
605 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
606                 void __user *buffer, size_t *lenp,
607                 loff_t *ppos)
608 {
609         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
610         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
611
612         if (ret || !write)
613                 return ret;
614
615         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
616                                         sysctl_sched_min_granularity);
617
618 #define WRT_SYSCTL(name) \
619         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
620         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
621         WRT_SYSCTL(sched_latency);
622         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
623 #undef WRT_SYSCTL
624
625         return 0;
626 }
627 #endif
628
629 /*
630  * delta /= w
631  */
632 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
633 {
634         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
635                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
636
637         return delta;
638 }
639
640 /*
641  * The idea is to set a period in which each task runs once.
642  *
643  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
644  * this period because otherwise the slices get too small.
645  *
646  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
647  */
648 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
649 {
650         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
651                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
652         else
653                 return sysctl_sched_latency;
654 }
655
656 /*
657  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
658  * proportional to the weight.
659  *
660  * s = p*P[w/rw]
661  */
662 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
663 {
664         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
665
666         for_each_sched_entity(se) {
667                 struct load_weight *load;
668                 struct load_weight lw;
669
670                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
671                 load = &cfs_rq->load;
672
673                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
674                         lw = cfs_rq->load;
675
676                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
677                         load = &lw;
678                 }
679                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
680         }
681         return slice;
682 }
683
684 /*
685  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
686  *
687  * vs = s/w
688  */
689 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
690 {
691         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
692 }
693
694 #ifdef CONFIG_SMP
695
696 #include "sched-pelt.h"
697
698 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
699 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
700
701 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
702 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
703 {
704         struct sched_avg *sa = &se->avg;
705
706         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
707
708         /*
709          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
710          * they get a chance to stabilize to their real load level.
711          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
712          * nothing has been attached to the task group yet.
713          */
714         if (entity_is_task(se))
715                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
716
717         se->runnable_weight = se->load.weight;
718
719         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
720 }
721
722 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
723 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
724
725 /*
726  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
727  * based on the cfs_rq's current util_avg:
728  *
729  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
730  *
731  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
732  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
733  * as when the series is a harmonic series.
734  *
735  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
736  * only 1/2 of the left utilization budget:
737  *
738  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
739  *
740  * where n denotes the nth task.
741  *
742  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
743  *
744  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
745  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
746  *
747  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
748  * if util_avg > util_avg_cap.
749  */
750 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
751 {
752         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
753         struct sched_avg *sa = &se->avg;
754         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
755
756         if (cap > 0) {
757                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
758                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
759                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
760
761                         if (sa->util_avg > cap)
762                                 sa->util_avg = cap;
763                 } else {
764                         sa->util_avg = cap;
765                 }
766         }
767
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 struct task_struct *p = task_of(se);
770                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
771                         /*
772                          * For !fair tasks do:
773                          *
774                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
775                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
776                         switched_from_fair(rq, p);
777                          *
778                          * such that the next switched_to_fair() has the
779                          * expected state.
780                          */
781                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
782                         return;
783                 }
784         }
785
786         attach_entity_cfs_rq(se);
787 }
788
789 #else /* !CONFIG_SMP */
790 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
791 {
792 }
793 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
794 {
795 }
796 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
797 {
798 }
799 #endif /* CONFIG_SMP */
800
801 /*
802  * Update the current task's runtime statistics.
803  */
804 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
805 {
806         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
807         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
808         u64 delta_exec;
809
810         if (unlikely(!curr))
811                 return;
812
813         delta_exec = now - curr->exec_start;
814         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
815                 return;
816
817         curr->exec_start = now;
818
819         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
820                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
821
822         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
823         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
824
825         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
826         update_min_vruntime(cfs_rq);
827
828         if (entity_is_task(curr)) {
829                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
830
831                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
832                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
833                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
834         }
835
836         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
837 }
838
839 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
840 {
841         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
842 }
843
844 static inline void
845 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
846 {
847         u64 wait_start, prev_wait_start;
848
849         if (!schedstat_enabled())
850                 return;
851
852         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
853         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
854
855         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
856             likely(wait_start > prev_wait_start))
857                 wait_start -= prev_wait_start;
858
859         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
860 }
861
862 static inline void
863 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
864 {
865         struct task_struct *p;
866         u64 delta;
867
868         if (!schedstat_enabled())
869                 return;
870
871         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
872
873         if (entity_is_task(se)) {
874                 p = task_of(se);
875                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
876                         /*
877                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
878                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
879                          * prior to migration.
880                          */
881                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
882                         return;
883                 }
884                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
885         }
886
887         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
888                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
889         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
890         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
891         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
892 }
893
894 static inline void
895 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         struct task_struct *tsk = NULL;
898         u64 sleep_start, block_start;
899
900         if (!schedstat_enabled())
901                 return;
902
903         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
904         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
905
906         if (entity_is_task(se))
907                 tsk = task_of(se);
908
909         if (sleep_start) {
910                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
911
912                 if ((s64)delta < 0)
913                         delta = 0;
914
915                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
916                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
917
918                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
919                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
920
921                 if (tsk) {
922                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
923                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
924                 }
925         }
926         if (block_start) {
927                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
928
929                 if ((s64)delta < 0)
930                         delta = 0;
931
932                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
933                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
934
935                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
936                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
937
938                 if (tsk) {
939                         if (tsk->in_iowait) {
940                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
941                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
942                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
943                         }
944
945                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
946
947                         /*
948                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
949                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
950                          * amount of time that the task spent sleeping:
951                          */
952                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
953                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
954                                                 (void *)get_wchan(tsk),
955                                                 delta >> 20);
956                         }
957                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
958                 }
959         }
960 }
961
962 /*
963  * Task is being enqueued - update stats:
964  */
965 static inline void
966 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
967 {
968         if (!schedstat_enabled())
969                 return;
970
971         /*
972          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
973          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
974          */
975         if (se != cfs_rq->curr)
976                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
977
978         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
979                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
980 }
981
982 static inline void
983 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
984 {
985
986         if (!schedstat_enabled())
987                 return;
988
989         /*
990          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
991          * waiting task:
992          */
993         if (se != cfs_rq->curr)
994                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
995
996         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
997                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
998
999                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1000                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1001                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1002                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1003                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1004                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1005         }
1006 }
1007
1008 /*
1009  * We are picking a new current task - update its stats:
1010  */
1011 static inline void
1012 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1013 {
1014         /*
1015          * We are starting a new run period:
1016          */
1017         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1018 }
1019
1020 /**************************************************
1021  * Scheduling class queueing methods:
1022  */
1023
1024 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1025 /*
1026  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1027  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1028  * numa_balancing_scan_size.
1029  */
1030 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1031 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1032
1033 /* Portion of address space to scan in MB */
1034 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1035
1036 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1037 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1038
1039 struct numa_group {
1040         atomic_t refcount;
1041
1042         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1043         int nr_tasks;
1044         pid_t gid;
1045         int active_nodes;
1046
1047         struct rcu_head rcu;
1048         unsigned long total_faults;
1049         unsigned long max_faults_cpu;
1050         /*
1051          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1052          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1053          * more by CPU use than by memory faults.
1054          */
1055         unsigned long *faults_cpu;
1056         unsigned long faults[0];
1057 };
1058
1059 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1060 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1061
1062 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1063 {
1064         unsigned long rss = 0;
1065         unsigned long nr_scan_pages;
1066
1067         /*
1068          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1069          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1070          * on resident pages
1071          */
1072         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1073         rss = get_mm_rss(p->mm);
1074         if (!rss)
1075                 rss = nr_scan_pages;
1076
1077         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1078         return rss / nr_scan_pages;
1079 }
1080
1081 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1082 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1083
1084 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1085 {
1086         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1087         unsigned int scan, floor;
1088         unsigned int windows = 1;
1089
1090         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1091                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1092         floor = 1000 / windows;
1093
1094         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1095         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1096 }
1097
1098 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1099 {
1100         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1101         unsigned long period = smin;
1102
1103         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1104         if (p->numa_group) {
1105                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1106                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1107                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1108
1109                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1110                 period *= shared + 1;
1111                 period /= private + shared + 1;
1112         }
1113
1114         return max(smin, period);
1115 }
1116
1117 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1118 {
1119         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1120         unsigned long smax;
1121
1122         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1123         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1124
1125         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1126         if (p->numa_group) {
1127                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1128                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1129                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1130                 unsigned long period = smax;
1131
1132                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1133                 period *= shared + 1;
1134                 period /= private + shared + 1;
1135
1136                 smax = max(smax, period);
1137         }
1138
1139         return max(smin, smax);
1140 }
1141
1142 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1143 {
1144         int mm_users = 0;
1145         struct mm_struct *mm = p->mm;
1146
1147         if (mm) {
1148                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1149                 if (mm_users == 1) {
1150                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1151                         mm->numa_scan_seq = 0;
1152                 }
1153         }
1154         p->node_stamp                   = 0;
1155         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1156         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1157         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1158         p->numa_faults                  = NULL;
1159         p->numa_group                   = NULL;
1160         p->last_task_numa_placement     = 0;
1161         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1162
1163         /* New address space, reset the preferred nid */
1164         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1165                 p->numa_preferred_nid = -1;
1166                 return;
1167         }
1168
1169         /*
1170          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1171          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1172          */
1173         if (mm) {
1174                 unsigned int delay;
1175
1176                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1177                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1178                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1179                 p->node_stamp = delay;
1180         }
1181 }
1182
1183 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1184 {
1185         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1186         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1187 }
1188
1189 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1190 {
1191         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1192         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1193 }
1194
1195 /* Shared or private faults. */
1196 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1197
1198 /* Memory and CPU locality */
1199 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1200
1201 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1202 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1203
1204 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1205 {
1206         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1207 }
1208
1209 /*
1210  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1211  * occupy the first half of the array. The second half of the
1212  * array is for current counters, which are averaged into the
1213  * first set by task_numa_placement.
1214  */
1215 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1216 {
1217         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1218 }
1219
1220 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1221 {
1222         if (!p->numa_faults)
1223                 return 0;
1224
1225         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1226                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1227 }
1228
1229 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1230 {
1231         if (!p->numa_group)
1232                 return 0;
1233
1234         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1235                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1236 }
1237
1238 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1239 {
1240         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1241                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1242 }
1243
1244 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1245 {
1246         unsigned long faults = 0;
1247         int node;
1248
1249         for_each_online_node(node) {
1250                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1251         }
1252
1253         return faults;
1254 }
1255
1256 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1257 {
1258         unsigned long faults = 0;
1259         int node;
1260
1261         for_each_online_node(node) {
1262                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1263         }
1264
1265         return faults;
1266 }
1267
1268 /*
1269  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1270  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1271  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1272  */
1273 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1274
1275 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1276 {
1277         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1278 }
1279
1280 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1281 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1282                                         int maxdist, bool task)
1283 {
1284         unsigned long score = 0;
1285         int node;
1286
1287         /*
1288          * All nodes are directly connected, and the same distance
1289          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1290          */
1291         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1292                 return 0;
1293
1294         /*
1295          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1296          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1297          */
1298         for_each_online_node(node) {
1299                 unsigned long faults;
1300                 int dist = node_distance(nid, node);
1301
1302                 /*
1303                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1304                  * for placement; nid was already counted.
1305                  */
1306                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1307                         continue;
1308
1309                 /*
1310                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1311                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1312                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1313                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1314                  * of each group. Skip other nodes.
1315                  */
1316                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1317                                         dist > maxdist)
1318                         continue;
1319
1320                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1321                 if (task)
1322                         faults = task_faults(p, node);
1323                 else
1324                         faults = group_faults(p, node);
1325
1326                 /*
1327                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1328                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1329                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1330                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1331                  * The further away a node is, the less the faults count.
1332                  * This seems to result in good task placement.
1333                  */
1334                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1335                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1336                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1337                 }
1338
1339                 score += faults;
1340         }
1341
1342         return score;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1347  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1348  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1349  * evenly spread out between numa nodes.
1350  */
1351 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1352                                         int dist)
1353 {
1354         unsigned long faults, total_faults;
1355
1356         if (!p->numa_faults)
1357                 return 0;
1358
1359         total_faults = p->total_numa_faults;
1360
1361         if (!total_faults)
1362                 return 0;
1363
1364         faults = task_faults(p, nid);
1365         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1366
1367         return 1000 * faults / total_faults;
1368 }
1369
1370 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1371                                          int dist)
1372 {
1373         unsigned long faults, total_faults;
1374
1375         if (!p->numa_group)
1376                 return 0;
1377
1378         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1379
1380         if (!total_faults)
1381                 return 0;
1382
1383         faults = group_faults(p, nid);
1384         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1385
1386         return 1000 * faults / total_faults;
1387 }
1388
1389 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1390                                 int src_nid, int dst_cpu)
1391 {
1392         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1393         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1394         int last_cpupid, this_cpupid;
1395
1396         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1397
1398         /*
1399          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1400          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1401          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1402          *
1403          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1404          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1405          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1406          *
1407          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1408          * same result twice in a row, given these samples are fully
1409          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1410          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1411          *
1412          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1413          * act on an unlikely task<->page relation.
1414          */
1415         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1416         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1417                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1418                 return false;
1419
1420         /* Always allow migrate on private faults */
1421         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1422                 return true;
1423
1424         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1425         if (!ng)
1426                 return true;
1427
1428         /*
1429          * Destination node is much more heavily used than the source
1430          * node? Allow migration.
1431          */
1432         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1433                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1434                 return true;
1435
1436         /*
1437          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1438          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1439          *
1440          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1441          * --------------- * - > ---------------
1442          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1443          */
1444         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1445                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1446 }
1447
1448 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1449 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1450 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1451 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1452
1453 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1454 struct numa_stats {
1455         unsigned long nr_running;
1456         unsigned long load;
1457
1458         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1459         unsigned long compute_capacity;
1460
1461         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1462         unsigned long task_capacity;
1463         int has_free_capacity;
1464 };
1465
1466 /*
1467  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1468  */
1469 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1470 {
1471         int smt, cpu, cpus = 0;
1472         unsigned long capacity;
1473
1474         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1475         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1476                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1477
1478                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1479                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1480                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1481
1482                 cpus++;
1483         }
1484
1485         /*
1486          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1487          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1488          * not find this node attractive.
1489          *
1490          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1491          * imbalance and bail there.
1492          */
1493         if (!cpus)
1494                 return;
1495
1496         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1497         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1498         capacity = cpus / smt; /* cores */
1499
1500         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1501                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1502         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1503 }
1504
1505 struct task_numa_env {
1506         struct task_struct *p;
1507
1508         int src_cpu, src_nid;
1509         int dst_cpu, dst_nid;
1510
1511         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1512
1513         int imbalance_pct;
1514         int dist;
1515
1516         struct task_struct *best_task;
1517         long best_imp;
1518         int best_cpu;
1519 };
1520
1521 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1522                              struct task_struct *p, long imp)
1523 {
1524         if (env->best_task)
1525                 put_task_struct(env->best_task);
1526         if (p)
1527                 get_task_struct(p);
1528
1529         env->best_task = p;
1530         env->best_imp = imp;
1531         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1532 }
1533
1534 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1535                                 struct task_numa_env *env)
1536 {
1537         long imb, old_imb;
1538         long orig_src_load, orig_dst_load;
1539         long src_capacity, dst_capacity;
1540
1541         /*
1542          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1543          *
1544          * src_load        dst_load
1545          * ------------ vs ---------
1546          * src_capacity    dst_capacity
1547          */
1548         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1549         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1550
1551         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1552         if (dst_load < src_load)
1553                 swap(dst_load, src_load);
1554
1555         /* Is the difference below the threshold? */
1556         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1557               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1558         if (imb <= 0)
1559                 return false;
1560
1561         /*
1562          * The imbalance is above the allowed threshold.
1563          * Compare it with the old imbalance.
1564          */
1565         orig_src_load = env->src_stats.load;
1566         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1567
1568         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1569                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1570
1571         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1572                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1573
1574         /* Would this change make things worse? */
1575         return (imb > old_imb);
1576 }
1577
1578 /*
1579  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1580  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1581  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1582  * be exchanged with the source task
1583  */
1584 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1585                               long taskimp, long groupimp)
1586 {
1587         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1588         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1589         struct task_struct *cur;
1590         long src_load, dst_load;
1591         long load;
1592         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1593         long moveimp = imp;
1594         int dist = env->dist;
1595
1596         rcu_read_lock();
1597         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1598         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1599                 cur = NULL;
1600
1601         /*
1602          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1603          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1604          */
1605         if (cur == env->p)
1606                 goto unlock;
1607
1608         /*
1609          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1610          * source and destination node. Calculate the total differential for
1611          * the source task and potential destination task. The more negative
1612          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1613          * be incurred if the tasks were swapped.
1614          */
1615         if (cur) {
1616                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source CPU: */
1617                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1618                         goto unlock;
1619
1620                 /*
1621                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1622                  * in any group then look only at task weights.
1623                  */
1624                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1625                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1626                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1627                         /*
1628                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1629                          * tasks within a group over tiny differences.
1630                          */
1631                         if (cur->numa_group)
1632                                 imp -= imp/16;
1633                 } else {
1634                         /*
1635                          * Compare the group weights. If a task is all by
1636                          * itself (not part of a group), use the task weight
1637                          * instead.
1638                          */
1639                         if (cur->numa_group)
1640                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1641                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1642                         else
1643                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1644                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1645                 }
1646         }
1647
1648         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1649                 goto unlock;
1650
1651         if (!cur) {
1652                 /* Is there capacity at our destination? */
1653                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1654                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1655                         goto unlock;
1656
1657                 goto balance;
1658         }
1659
1660         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per CPU: */
1661         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1662                         dst_rq->nr_running == 1)
1663                 goto assign;
1664
1665         /*
1666          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1667          */
1668 balance:
1669         load = task_h_load(env->p);
1670         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1671         src_load = env->src_stats.load - load;
1672
1673         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1674                 /*
1675                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1676                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1677                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1678                  * so an actually idle CPU will win.
1679                  */
1680                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1681                         imp = moveimp - 1;
1682                         cur = NULL;
1683                         goto assign;
1684                 }
1685         }
1686
1687         if (imp <= env->best_imp)
1688                 goto unlock;
1689
1690         if (cur) {
1691                 load = task_h_load(cur);
1692                 dst_load -= load;
1693                 src_load += load;
1694         }
1695
1696         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1697                 goto unlock;
1698
1699         /*
1700          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1701          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1702          */
1703         if (!cur) {
1704                 /*
1705                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1706                  * can be used from IRQ context.
1707                  */
1708                 local_irq_disable();
1709                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1710                                                    env->dst_cpu);
1711                 local_irq_enable();
1712         }
1713
1714 assign:
1715         task_numa_assign(env, cur, imp);
1716 unlock:
1717         rcu_read_unlock();
1718 }
1719
1720 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1721                                 long taskimp, long groupimp)
1722 {
1723         int cpu;
1724
1725         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1726                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1727                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1728                         continue;
1729
1730                 env->dst_cpu = cpu;
1731                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1732         }
1733 }
1734
1735 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1736 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1737 {
1738         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1739         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1740
1741         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1742                 return false;
1743
1744         /*
1745          * Only consider a task move if the source has a higher load
1746          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1747          *
1748          *      src->load                dst->load
1749          * --------------------- vs ---------------------
1750          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1751          */
1752         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1753
1754             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1755                 return true;
1756
1757         return false;
1758 }
1759
1760 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1761 {
1762         struct task_numa_env env = {
1763                 .p = p,
1764
1765                 .src_cpu = task_cpu(p),
1766                 .src_nid = task_node(p),
1767
1768                 .imbalance_pct = 112,
1769
1770                 .best_task = NULL,
1771                 .best_imp = 0,
1772                 .best_cpu = -1,
1773         };
1774         struct sched_domain *sd;
1775         unsigned long taskweight, groupweight;
1776         int nid, ret, dist;
1777         long taskimp, groupimp;
1778
1779         /*
1780          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1781          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1782          *
1783          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1784          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1785          * to satisfy here.
1786          */
1787         rcu_read_lock();
1788         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1789         if (sd)
1790                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1791         rcu_read_unlock();
1792
1793         /*
1794          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1795          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1796          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1797          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1798          */
1799         if (unlikely(!sd)) {
1800                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1801                 return -EINVAL;
1802         }
1803
1804         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1805         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1806         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1807         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1808         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1809         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1810         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1811         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1812
1813         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1814         if (numa_has_capacity(&env))
1815                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1816
1817         /*
1818          * Look at other nodes in these cases:
1819          * - there is no space available on the preferred_nid
1820          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1821          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1822          *   we need to check other locations.
1823          */
1824         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1825                 for_each_online_node(nid) {
1826                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1827                                 continue;
1828
1829                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1830                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1831                                                 dist != env.dist) {
1832                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1833                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1834                         }
1835
1836                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1837                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1838                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1839                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1840                                 continue;
1841
1842                         env.dist = dist;
1843                         env.dst_nid = nid;
1844                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1845                         if (numa_has_capacity(&env))
1846                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1847                 }
1848         }
1849
1850         /*
1851          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1852          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1853          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1854          * settle down.
1855          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1856          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1857          */
1858         if (p->numa_group) {
1859                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1860
1861                 if (env.best_cpu == -1)
1862                         nid = env.src_nid;
1863                 else
1864                         nid = env.dst_nid;
1865
1866                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1867                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1868         }
1869
1870         /* No better CPU than the current one was found. */
1871         if (env.best_cpu == -1)
1872                 return -EAGAIN;
1873
1874         /*
1875          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1876          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1877          */
1878         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1879
1880         if (env.best_task == NULL) {
1881                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1882                 if (ret != 0)
1883                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1884                 return ret;
1885         }
1886
1887         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1888         if (ret != 0)
1889                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1890         put_task_struct(env.best_task);
1891         return ret;
1892 }
1893
1894 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1895 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1896 {
1897         unsigned long interval = HZ;
1898
1899         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1900         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1901                 return;
1902
1903         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1904         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1905         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1906
1907         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1908         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1909                 return;
1910
1911         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1912         task_numa_migrate(p);
1913 }
1914
1915 /*
1916  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1917  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1918  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1919  * located.
1920  */
1921 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1922 {
1923         unsigned long faults, max_faults = 0;
1924         int nid, active_nodes = 0;
1925
1926         for_each_online_node(nid) {
1927                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1928                 if (faults > max_faults)
1929                         max_faults = faults;
1930         }
1931
1932         for_each_online_node(nid) {
1933                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1934                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1935                         active_nodes++;
1936         }
1937
1938         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1939         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1940 }
1941
1942 /*
1943  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1944  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1945  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1946  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1947  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1948  */
1949 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1950 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1951
1952 /*
1953  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1954  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1955  * the page accesses are shared with other processes.
1956  * Otherwise, decrease the scan period.
1957  */
1958 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1959                         unsigned long shared, unsigned long private)
1960 {
1961         unsigned int period_slot;
1962         int lr_ratio, ps_ratio;
1963         int diff;
1964
1965         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1966         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1967
1968         /*
1969          * If there were no record hinting faults then either the task is
1970          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1971          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1972          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1973          * node is overloaded. In either case, scan slower
1974          */
1975         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1976                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1977                         p->numa_scan_period << 1);
1978
1979                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1980                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1981
1982                 return;
1983         }
1984
1985         /*
1986          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1987          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1988          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1989          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1990          */
1991         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1992         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1993         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1994
1995         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1996                 /*
1997                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1998                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1999                  */
2000                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2001                 if (!slot)
2002                         slot = 1;
2003                 diff = slot * period_slot;
2004         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2005                 /*
2006                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2007                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2008                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2009                  */
2010                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2011                 if (!slot)
2012                         slot = 1;
2013                 diff = slot * period_slot;
2014         } else {
2015                 /*
2016                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2017                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2018                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2019                  */
2020                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2021                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2022         }
2023
2024         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2025                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2026         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2027 }
2028
2029 /*
2030  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2031  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2032  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2033  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2034  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2035  */
2036 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2037 {
2038         u64 runtime, delta, now;
2039         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2040         now = p->se.exec_start;
2041         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2042
2043         if (p->last_task_numa_placement) {
2044                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2045                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2046         } else {
2047                 delta = p->se.avg.load_sum;
2048                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2049         }
2050
2051         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2052         p->last_task_numa_placement = now;
2053
2054         return delta;
2055 }
2056
2057 /*
2058  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2059  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2060  * otherwise workloads might not converge.
2061  */
2062 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2063 {
2064         nodemask_t nodes;
2065         int dist;
2066
2067         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2068         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2069                 return nid;
2070
2071         /*
2072          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2073          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2074          * both the node itself, and on nearby nodes.
2075          */
2076         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2077                 unsigned long score, max_score = 0;
2078                 int node, max_node = nid;
2079
2080                 dist = sched_max_numa_distance;
2081
2082                 for_each_online_node(node) {
2083                         score = group_weight(p, node, dist);
2084                         if (score > max_score) {
2085                                 max_score = score;
2086                                 max_node = node;
2087                         }
2088                 }
2089                 return max_node;
2090         }
2091
2092         /*
2093          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2094          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2095          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2096          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2097          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2098          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2099          * keep the complexity of the search down.
2100          */
2101         nodes = node_online_map;
2102         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2103                 unsigned long max_faults = 0;
2104                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2105                 int a, b;
2106
2107                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2108                 if (!find_numa_distance(dist))
2109                         continue;
2110
2111                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2112                         unsigned long faults = 0;
2113                         nodemask_t this_group;
2114                         nodes_clear(this_group);
2115
2116                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2117                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2118                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2119                                         faults += group_faults(p, b);
2120                                         node_set(b, this_group);
2121                                         node_clear(b, nodes);
2122                                 }
2123                         }
2124
2125                         /* Remember the top group. */
2126                         if (faults > max_faults) {
2127                                 max_faults = faults;
2128                                 max_group = this_group;
2129                                 /*
2130                                  * subtle: at the smallest distance there is
2131                                  * just one node left in each "group", the
2132                                  * winner is the preferred nid.
2133                                  */
2134                                 nid = a;
2135                         }
2136                 }
2137                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2138                 if (!max_faults)
2139                         break;
2140                 nodes = max_group;
2141         }
2142         return nid;
2143 }
2144
2145 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2146 {
2147         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2148         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2149         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2150         unsigned long total_faults;
2151         u64 runtime, period;
2152         spinlock_t *group_lock = NULL;
2153
2154         /*
2155          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2156          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2157          * that the field is read in a single access:
2158          */
2159         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2160         if (p->numa_scan_seq == seq)
2161                 return;
2162         p->numa_scan_seq = seq;
2163         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2164
2165         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2166                        p->numa_faults_locality[1];
2167         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2168
2169         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2170         if (p->numa_group) {
2171                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2172                 spin_lock_irq(group_lock);
2173         }
2174
2175         /* Find the node with the highest number of faults */
2176         for_each_online_node(nid) {
2177                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2178                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2179                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2180                 int priv;
2181
2182                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2183                         long diff, f_diff, f_weight;
2184
2185                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2186                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2187                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2188                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2189
2190                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2191                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2192                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2193                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2194
2195                         /*
2196                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2197                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2198                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2199                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2200                          * faults are less important.
2201                          */
2202                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2203                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2204                                    (total_faults + 1);
2205                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2206                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2207
2208                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2209                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2210                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2211                         p->total_numa_faults += diff;
2212                         if (p->numa_group) {
2213                                 /*
2214                                  * safe because we can only change our own group
2215                                  *
2216                                  * mem_idx represents the offset for a given
2217                                  * nid and priv in a specific region because it
2218                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2219                                  */
2220                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2221                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2222                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2223                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2224                         }
2225                 }
2226
2227                 if (faults > max_faults) {
2228                         max_faults = faults;
2229                         max_nid = nid;
2230                 }
2231
2232                 if (group_faults > max_group_faults) {
2233                         max_group_faults = group_faults;
2234                         max_group_nid = nid;
2235                 }
2236         }
2237
2238         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2239
2240         if (p->numa_group) {
2241                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2242                 spin_unlock_irq(group_lock);
2243                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2244         }
2245
2246         if (max_faults) {
2247                 /* Set the new preferred node */
2248                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2249                         sched_setnuma(p, max_nid);
2250
2251                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2252                         numa_migrate_preferred(p);
2253         }
2254 }
2255
2256 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2257 {
2258         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2259 }
2260
2261 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2262 {
2263         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2264                 kfree_rcu(grp, rcu);
2265 }
2266
2267 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2268                         int *priv)
2269 {
2270         struct numa_group *grp, *my_grp;
2271         struct task_struct *tsk;
2272         bool join = false;
2273         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2274         int i;
2275
2276         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2277                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2278                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2279
2280                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2281                 if (!grp)
2282                         return;
2283
2284                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2285                 grp->active_nodes = 1;
2286                 grp->max_faults_cpu = 0;
2287                 spin_lock_init(&grp->lock);
2288                 grp->gid = p->pid;
2289                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2290                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2291                                                 nr_node_ids;
2292
2293                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2294                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2295
2296                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2297
2298                 grp->nr_tasks++;
2299                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2300         }
2301
2302         rcu_read_lock();
2303         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2304
2305         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2306                 goto no_join;
2307
2308         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2309         if (!grp)
2310                 goto no_join;
2311
2312         my_grp = p->numa_group;
2313         if (grp == my_grp)
2314                 goto no_join;
2315
2316         /*
2317          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2318          * the other task will join us.
2319          */
2320         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2321                 goto no_join;
2322
2323         /*
2324          * Tie-break on the grp address.
2325          */
2326         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2327                 goto no_join;
2328
2329         /* Always join threads in the same process. */
2330         if (tsk->mm == current->mm)
2331                 join = true;
2332
2333         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2334         if (flags & TNF_SHARED)
2335                 join = true;
2336
2337         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2338         *priv = !join;
2339
2340         if (join && !get_numa_group(grp))
2341                 goto no_join;
2342
2343         rcu_read_unlock();
2344
2345         if (!join)
2346                 return;
2347
2348         BUG_ON(irqs_disabled());
2349         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2350
2351         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2352                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2353                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2354         }
2355         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2356         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2357
2358         my_grp->nr_tasks--;
2359         grp->nr_tasks++;
2360
2361         spin_unlock(&my_grp->lock);
2362         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2363
2364         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2365
2366         put_numa_group(my_grp);
2367         return;
2368
2369 no_join:
2370         rcu_read_unlock();
2371         return;
2372 }
2373
2374 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2375 {
2376         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2377         void *numa_faults = p->numa_faults;
2378         unsigned long flags;
2379         int i;
2380
2381         if (grp) {
2382                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2383                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2384                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2385                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2386
2387                 grp->nr_tasks--;
2388                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2389                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2390                 put_numa_group(grp);
2391         }
2392
2393         p->numa_faults = NULL;
2394         kfree(numa_faults);
2395 }
2396
2397 /*
2398  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2399  */
2400 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2401 {
2402         struct task_struct *p = current;
2403         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2404         int cpu_node = task_node(current);
2405         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2406         struct numa_group *ng;
2407         int priv;
2408
2409         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2410                 return;
2411
2412         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2413         if (!p->mm)
2414                 return;
2415
2416         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2417         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2418                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2419                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2420
2421                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2422                 if (!p->numa_faults)
2423                         return;
2424
2425                 p->total_numa_faults = 0;
2426                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2427         }
2428
2429         /*
2430          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2431          * to be private if the accessing pid has not changed
2432          */
2433         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2434                 priv = 1;
2435         } else {
2436                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2437                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2438                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2439         }
2440
2441         /*
2442          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2443          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2444          * actively using should be counted as local. This allows the
2445          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2446          */
2447         ng = p->numa_group;
2448         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2449                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2450                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2451                 local = 1;
2452
2453         task_numa_placement(p);
2454
2455         /*
2456          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2457          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2458          */
2459         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2460                 numa_migrate_preferred(p);
2461
2462         if (migrated)
2463                 p->numa_pages_migrated += pages;
2464         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2465                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2466
2467         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2468         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2469         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2470 }
2471
2472 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2473 {
2474         /*
2475          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2476          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2477          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2478          * much of an issue though, since this is just used for
2479          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2480          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2481          */
2482         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2483         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2484 }
2485
2486 /*
2487  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2488  * Triggered from task_tick_numa().
2489  */
2490 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2491 {
2492         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2493         struct task_struct *p = current;
2494         struct mm_struct *mm = p->mm;
2495         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2496         struct vm_area_struct *vma;
2497         unsigned long start, end;
2498         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2499         long pages, virtpages;
2500
2501         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2502
2503         work->next = work; /* protect against double add */
2504         /*
2505          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2506          *
2507          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2508          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2509          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2510          * work.
2511          */
2512         if (p->flags & PF_EXITING)
2513                 return;
2514
2515         if (!mm->numa_next_scan) {
2516                 mm->numa_next_scan = now +
2517                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2518         }
2519
2520         /*
2521          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2522          */
2523         migrate = mm->numa_next_scan;
2524         if (time_before(now, migrate))
2525                 return;
2526
2527         if (p->numa_scan_period == 0) {
2528                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2529                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2530         }
2531
2532         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2533         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2534                 return;
2535
2536         /*
2537          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2538          * the next time around.
2539          */
2540         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2541
2542         start = mm->numa_scan_offset;
2543         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2544         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2545         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2546         if (!pages)
2547                 return;
2548
2549
2550         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2551                 return;
2552         vma = find_vma(mm, start);
2553         if (!vma) {
2554                 reset_ptenuma_scan(p);
2555                 start = 0;
2556                 vma = mm->mmap;
2557         }
2558         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2559                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2560                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2561                         continue;
2562                 }
2563
2564                 /*
2565                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2566                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2567                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2568                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2569                  */
2570                 if (!vma->vm_mm ||
2571                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2572                         continue;
2573
2574                 /*
2575                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2576                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2577                  */
2578                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2579                         continue;
2580
2581                 do {
2582                         start = max(start, vma->vm_start);
2583                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2584                         end = min(end, vma->vm_end);
2585                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2586
2587                         /*
2588                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2589                          * hpages that have at least one present PTE that
2590                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2591                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2592                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2593                          * areas faster.
2594                          */
2595                         if (nr_pte_updates)
2596                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2597                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2598
2599                         start = end;
2600                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2601                                 goto out;
2602
2603                         cond_resched();
2604                 } while (end != vma->vm_end);
2605         }
2606
2607 out:
2608         /*
2609          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2610          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2611          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2612          * scanner to the start so check it now.
2613          */
2614         if (vma)
2615                 mm->numa_scan_offset = start;
2616         else
2617                 reset_ptenuma_scan(p);
2618         up_read(&mm->mmap_sem);
2619
2620         /*
2621          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2622          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2623          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2624          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2625          */
2626         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2627                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2628                 p->node_stamp += 32 * diff;
2629         }
2630 }
2631
2632 /*
2633  * Drive the periodic memory faults..
2634  */
2635 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2636 {
2637         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2638         u64 period, now;
2639
2640         /*
2641          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2642          */
2643         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2644                 return;
2645
2646         /*
2647          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2648          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2649          * task needs to have done some actual work before we bother with
2650          * NUMA placement.
2651          */
2652         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2653         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2654
2655         if (now > curr->node_stamp + period) {
2656                 if (!curr->node_stamp)
2657                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2658                 curr->node_stamp += period;
2659
2660                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2661                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2662                         task_work_add(curr, work, true);
2663                 }
2664         }
2665 }
2666
2667 #else
2668 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2669 {
2670 }
2671
2672 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2673 {
2674 }
2675
2676 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2677 {
2678 }
2679
2680 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2681
2682 static void
2683 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2684 {
2685         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2686         if (!parent_entity(se))
2687                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2688 #ifdef CONFIG_SMP
2689         if (entity_is_task(se)) {
2690                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2691
2692                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2693                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2694         }
2695 #endif
2696         cfs_rq->nr_running++;
2697 }
2698
2699 static void
2700 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2701 {
2702         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2703         if (!parent_entity(se))
2704                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2705 #ifdef CONFIG_SMP
2706         if (entity_is_task(se)) {
2707                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2708                 list_del_init(&se->group_node);
2709         }
2710 #endif
2711         cfs_rq->nr_running--;
2712 }
2713
2714 /*
2715  * Signed add and clamp on underflow.
2716  *
2717  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2718  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2719  * values.
2720  */
2721 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2722         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2723         typeof(_val) val = (_val);                              \
2724         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2725                                                                 \
2726         res = var + val;                                        \
2727                                                                 \
2728         if (val < 0 && res > var)                               \
2729                 res = 0;                                        \
2730                                                                 \
2731         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2732 } while (0)
2733
2734 /*
2735  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2736  *
2737  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2738  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2739  * values.
2740  */
2741 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2742         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2743         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2744         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2745         res = var - val;                                        \
2746         if (res > var)                                          \
2747                 res = 0;                                        \
2748         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2749 } while (0)
2750
2751 #ifdef CONFIG_SMP
2752 /*
2753  * XXX we want to get rid of these helpers and use the full load resolution.
2754  */
2755 static inline long se_weight(struct sched_entity *se)
2756 {
2757         return scale_load_down(se->load.weight);
2758 }
2759
2760 static inline long se_runnable(struct sched_entity *se)
2761 {
2762         return scale_load_down(se->runnable_weight);
2763 }
2764
2765 static inline void
2766 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2767 {
2768         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2769
2770         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2771         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2772 }
2773
2774 static inline void
2775 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2776 {
2777         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2778
2779         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2780         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2781                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2782 }
2783
2784 static inline void
2785 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2786 {
2787         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2788         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2789 }
2790
2791 static inline void
2792 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2793 {
2794         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2795         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2796 }
2797 #else
2798 static inline void
2799 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2800 static inline void
2801 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2802 static inline void
2803 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2804 static inline void
2805 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2806 #endif
2807
2808 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2809                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2810 {
2811         if (se->on_rq) {
2812                 /* commit outstanding execution time */
2813                 if (cfs_rq->curr == se)
2814                         update_curr(cfs_rq);
2815                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2816                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2817         }
2818         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2819
2820         se->runnable_weight = runnable;
2821         update_load_set(&se->load, weight);
2822
2823 #ifdef CONFIG_SMP
2824         do {
2825                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2826
2827                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2828                 se->avg.runnable_load_avg =
2829                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2830         } while (0);
2831 #endif
2832
2833         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2834         if (se->on_rq) {
2835                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2836                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2837         }
2838 }
2839
2840 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2841 {
2842         struct sched_entity *se = &p->se;
2843         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2844         struct load_weight *load = &se->load;
2845         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2846
2847         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2848         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2849 }
2850
2851 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2852 #ifdef CONFIG_SMP
2853 /*
2854  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2855  * global sum we all love to hate.
2856  *
2857  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2858  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2859  *
2860  *                     tg->weight * grq->load.weight
2861  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2862  *                        \Sum grq->load.weight
2863  *
2864  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2865  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2866  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2867  *
2868  * So instead of the above, we substitute:
2869  *
2870  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2871  *
2872  * which yields the following:
2873  *
2874  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2875  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2876  *                              tg->load_avg
2877  *
2878  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2879  *
2880  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2881  *
2882  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2883  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2884  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2885  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2886  * yielding bad latency etc..
2887  *
2888  * Now, in that special case (1) reduces to:
2889  *
2890  *                     tg->weight * grq->load.weight
2891  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2892  *                          grp->load.weight
2893  *
2894  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2895  *
2896  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2897  * UP case, like:
2898  *
2899  *   ge->load.weight =
2900  *
2901  *              tg->weight * grq->load.weight
2902  *     ---------------------------------------------------         (5)
2903  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2904  *
2905  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2906  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2907  *
2908  *
2909  *                     tg->weight * grq->load.weight
2910  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2911  *                              tg_load_avg'
2912  *
2913  * Where:
2914  *
2915  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2916  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2917  *
2918  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2919  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2920  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2921  *
2922  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2923  *
2924  * hence icky!
2925  */
2926 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2927 {
2928         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2929         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2930
2931         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2932
2933         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2934
2935         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2936
2937         /* Ensure tg_weight >= load */
2938         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2939         tg_weight += load;
2940
2941         shares = (tg_shares * load);
2942         if (tg_weight)
2943                 shares /= tg_weight;
2944
2945         /*
2946          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2947          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2948          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2949          * the group on a CPU.
2950          *
2951          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2952          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2953          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2954          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2955          * instead of 0.
2956          */
2957         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2962  * the group entity weight calculated above.
2963  *
2964  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2965  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2966  * does not represent the runnable weight.
2967  *
2968  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2969  * runqueue:
2970  *
2971  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2972  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2973  *                                               grq->avg.load_avg
2974  *
2975  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2976  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2977  *
2978  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2979  *
2980  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2981  *              -----------------------------------------------------   (8)
2982  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2983  *
2984  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2985  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2986  */
2987 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2988 {
2989         long runnable, load_avg;
2990
2991         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2992                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2993
2994         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2995                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2996
2997         runnable *= shares;
2998         if (load_avg)
2999                 runnable /= load_avg;
3000
3001         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
3002 }
3003 #endif /* CONFIG_SMP */
3004
3005 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3006
3007 /*
3008  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3009  * runqueue.
3010  */
3011 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3012 {
3013         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3014         long shares, runnable;
3015
3016         if (!gcfs_rq)
3017                 return;
3018
3019         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3020                 return;
3021
3022 #ifndef CONFIG_SMP
3023         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3024
3025         if (likely(se->load.weight == shares))
3026                 return;
3027 #else
3028         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3029         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3030 #endif
3031
3032         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3033 }
3034
3035 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3036 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3037 {
3038 }
3039 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3040
3041 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3042 {
3043         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3044
3045         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3046                 /*
3047                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3048                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3049                  * a real problem.
3050                  *
3051                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3052                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3053                  * number include things like RT tasks.
3054                  *
3055                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3056                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3057                  *
3058                  * See cpu_util().
3059                  */
3060                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3061         }
3062 }
3063
3064 #ifdef CONFIG_SMP
3065 /*
3066  * Approximate:
3067  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
3068  */
3069 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
3070 {
3071         unsigned int local_n;
3072
3073         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
3074                 return 0;
3075
3076         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
3077         local_n = n;
3078
3079         /*
3080          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
3081          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
3082          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
3083          *
3084          * To achieve constant time decay_load.
3085          */
3086         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
3087                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
3088                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
3089         }
3090
3091         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
3092         return val;
3093 }
3094
3095 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
3096 {
3097         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
3098
3099         /*
3100          * c1 = d1 y^p
3101          */
3102         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
3103
3104         /*
3105          *            p-1
3106          * c2 = 1024 \Sum y^n
3107          *            n=1
3108          *
3109          *              inf        inf
3110          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
3111          *              n=0        n=p
3112          */
3113         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
3114
3115         return c1 + c2 + c3;
3116 }
3117
3118 /*
3119  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
3120  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
3121  * the remainder of the (incomplete) current period.
3122  *
3123  *           d1          d2           d3
3124  *           ^           ^            ^
3125  *           |           |            |
3126  *         |<->|<----------------->|<--->|
3127  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
3128  *
3129  *                           p-1
3130  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
3131  *                           n=1
3132  *
3133  *    = u y^p +                                 (Step 1)
3134  *
3135  *                     p-1
3136  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
3137  *                     n=1
3138  */
3139 static __always_inline u32
3140 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
3141                unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3142 {
3143         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
3144         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
3145         u64 periods;
3146
3147         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(cpu);
3148         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
3149
3150         delta += sa->period_contrib;
3151         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
3152
3153         /*
3154          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
3155          */
3156         if (periods) {
3157                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
3158                 sa->runnable_load_sum =
3159                         decay_load(sa->runnable_load_sum, periods);
3160                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
3161
3162                 /*
3163                  * Step 2
3164                  */
3165                 delta %= 1024;
3166                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
3167                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
3168         }
3169         sa->period_contrib = delta;
3170
3171         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
3172         if (load)
3173                 sa->load_sum += load * contrib;
3174         if (runnable)
3175                 sa->runnable_load_sum += runnable * contrib;
3176         if (running)
3177                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
3178
3179         return periods;
3180 }
3181
3182 /*
3183  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
3184  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
3185  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
3186  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
3187  *
3188  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
3189  *      p0            p1           p2
3190  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
3191  *
3192  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
3193  *
3194  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
3195  * following representation of historical load:
3196  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
3197  *
3198  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
3199  *   y^32 = 0.5
3200  *
3201  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
3202  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
3203  * (u_0).
3204  *
3205  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
3206  * sum again by y is sufficient to update:
3207  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
3208  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
3209  */
3210 static __always_inline int
3211 ___update_load_sum(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
3212                   unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3213 {
3214         u64 delta;
3215
3216         delta = now - sa->last_update_time;
3217         /*
3218          * This should only happen when time goes backwards, which it
3219          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
3220          */
3221         if ((s64)delta < 0) {
3222                 sa->last_update_time = now;
3223                 return 0;
3224         }
3225
3226         /*
3227          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
3228          * approximation of 1us and fast to compute.
3229          */
3230         delta >>= 10;
3231         if (!delta)
3232                 return 0;
3233
3234         sa->last_update_time += delta << 10;
3235
3236         /*
3237          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3238          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3239          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3240          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3241          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3242          * this happens during idle_balance() which calls
3243          * update_blocked_averages()
3244          */
3245         if (!load)
3246                 runnable = running = 0;
3247
3248         /*
3249          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3250          * accrues by two steps:
3251          *
3252          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3253          * crossed period boundaries, finish.
3254          */
3255         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, load, runnable, running))
3256                 return 0;
3257
3258         return 1;
3259 }
3260
3261 static __always_inline void
3262 ___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)
3263 {
3264         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3265
3266         /*
3267          * Step 2: update *_avg.
3268          */
3269         sa->load_avg = div_u64(load * sa->load_sum, divider);
3270         sa->runnable_load_avg = div_u64(runnable * sa->runnable_load_sum, divider);
3271         sa->util_avg = sa->util_sum / divider;
3272 }
3273
3274 /*
3275  * When a task is dequeued, its estimated utilization should not be update if
3276  * its util_avg has not been updated at least once.
3277  * This flag is used to synchronize util_avg updates with util_est updates.
3278  * We map this information into the LSB bit of the utilization saved at
3279  * dequeue time (i.e. util_est.dequeued).
3280  */
3281 #define UTIL_AVG_UNCHANGED 0x1
3282
3283 static inline void cfs_se_util_change(struct sched_avg *avg)
3284 {
3285         unsigned int enqueued;
3286
3287         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3288                 return;
3289
3290         /* Avoid store if the flag has been already set */
3291         enqueued = avg->util_est.enqueued;
3292         if (!(enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED))
3293                 return;
3294
3295         /* Reset flag to report util_avg has been updated */
3296         enqueued &= ~UTIL_AVG_UNCHANGED;
3297         WRITE_ONCE(avg->util_est.enqueued, enqueued);
3298 }
3299
3300 /*
3301  * sched_entity:
3302  *
3303  *   task:
3304  *     se_runnable() == se_weight()
3305  *
3306  *   group: [ see update_cfs_group() ]
3307  *     se_weight()   = tg->weight * grq->load_avg / tg->load_avg
3308  *     se_runnable() = se_weight(se) * grq->runnable_load_avg / grq->load_avg
3309  *
3310  *   load_sum := runnable_sum
3311  *   load_avg = se_weight(se) * runnable_avg
3312  *
3313  *   runnable_load_sum := runnable_sum
3314  *   runnable_load_avg = se_runnable(se) * runnable_avg
3315  *
3316  * XXX collapse load_sum and runnable_load_sum
3317  *
3318  * cfq_rs:
3319  *
3320  *   load_sum = \Sum se_weight(se) * se->avg.load_sum
3321  *   load_avg = \Sum se->avg.load_avg
3322  *
3323  *   runnable_load_sum = \Sum se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum
3324  *   runnable_load_avg = \Sum se->avg.runable_load_avg
3325  */
3326
3327 static int
3328 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3329 {
3330         if (entity_is_task(se))
3331                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3332
3333         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, 0, 0, 0)) {
3334                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3335                 return 1;
3336         }
3337
3338         return 0;
3339 }
3340
3341 static int
3342 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3343 {
3344         if (entity_is_task(se))
3345                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3346
3347         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, !!se->on_rq, !!se->on_rq,
3348                                 cfs_rq->curr == se)) {
3349
3350                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3351                 cfs_se_util_change(&se->avg);
3352                 return 1;
3353         }
3354
3355         return 0;
3356 }
3357
3358 static int
3359 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3360 {
3361         if (___update_load_sum(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3362                                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3363                                 scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight),
3364                                 cfs_rq->curr != NULL)) {
3365
3366                 ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, 1);
3367                 return 1;
3368         }
3369
3370         return 0;
3371 }
3372
3373 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3374 /**
3375  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3376  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3377  * @force: update regardless of how small the difference
3378  *
3379  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3380  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3381  * considerations.
3382  *
3383  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3384  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3385  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3386  *
3387  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3388  */
3389 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3390 {
3391         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3392
3393         /*
3394          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3395          */
3396         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3397                 return;
3398
3399         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3400                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3401                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3402         }
3403 }
3404
3405 /*
3406  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3407  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3408  * including the state of rq->lock, should be made.
3409  */
3410 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3411                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3412 {
3413         u64 p_last_update_time;
3414         u64 n_last_update_time;
3415
3416         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3417                 return;
3418
3419         /*
3420          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3421          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3422          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3423          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3424          * the wakee more load sounds not bad.
3425          */
3426         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3427                 return;
3428
3429 #ifndef CONFIG_64BIT
3430         {
3431                 u64 p_last_update_time_copy;
3432                 u64 n_last_update_time_copy;
3433
3434                 do {
3435                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3436                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3437
3438                         smp_rmb();
3439
3440                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3441                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3442
3443                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3444                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3445         }
3446 #else
3447         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3448         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3449 #endif
3450         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3451         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3452 }
3453
3454
3455 /*
3456  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3457  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3458  * that for each group:
3459  *
3460  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3461  *
3462  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3463  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3464  *
3465  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3466  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3467  * their PELT windows aligned).
3468  *
3469  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3470  *
3471  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3472  *
3473  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3474  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3475  *
3476  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3477  *
3478  * And per (1) we have:
3479  *
3480  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3481  *
3482  * Which gives:
3483  *
3484  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3485  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3486  *                               grq->load.weight
3487  *
3488  * Except that is wrong!
3489  *
3490  * Because while for entities historical weight is not important and we
3491  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3492  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3493  *
3494  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3495  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3496  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3497  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3498  *
3499  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3500  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3501  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3502  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3503  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3504  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3505  *
3506  * So we'll have to approximate.. :/
3507  *
3508  * Given the constraint:
3509  *
3510  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3511  *
3512  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3513  * overlap.
3514  *
3515  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3516  *
3517  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3518  *
3519  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3520  *
3521  */
3522
3523 static inline void
3524 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3525 {
3526         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3527
3528         /* Nothing to update */
3529         if (!delta)
3530                 return;
3531
3532         /*
3533          * The relation between sum and avg is:
3534          *
3535          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3536          *
3537          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3538          */
3539
3540         /* Set new sched_entity's utilization */
3541         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3542         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3543
3544         /* Update parent cfs_rq utilization */
3545         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3546         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3547 }
3548
3549 static inline void
3550 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3551 {
3552         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3553         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3554         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3555         s64 delta_sum;
3556
3557         if (!runnable_sum)
3558                 return;
3559
3560         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3561
3562         if (runnable_sum >= 0) {
3563                 /*
3564                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3565                  * the CPU is saturated running == runnable.
3566                  */
3567                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3568                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3569         } else {
3570                 /*
3571                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3572                  * assuming all tasks are equally runnable.
3573                  */
3574                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3575                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3576                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3577                 }
3578
3579                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3580                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3581         }
3582
3583         /*
3584          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3585          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3586          * is not we rescale running_sum 1st
3587          */
3588         running_sum = se->avg.util_sum /
3589                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3590         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3591
3592         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3593         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3594
3595         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3596         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3597
3598         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3599         se->avg.load_avg = load_avg;
3600         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3601         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3602
3603         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3604         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3605         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3606         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3607
3608         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3609         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3610
3611         if (se->on_rq) {
3612                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3613                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3614         }
3615 }
3616
3617 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3618 {
3619         cfs_rq->propagate = 1;
3620         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3621 }
3622
3623 /* Update task and its cfs_rq load average */
3624 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3625 {
3626         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3627
3628         if (entity_is_task(se))
3629                 return 0;
3630
3631         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3632         if (!gcfs_rq->propagate)
3633                 return 0;
3634
3635         gcfs_rq->propagate = 0;
3636
3637         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3638
3639         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3640
3641         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3642         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3643
3644         return 1;
3645 }
3646
3647 /*
3648  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3649  * group_entity:
3650  */
3651 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3652 {
3653         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3654
3655         /*
3656          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3657          * decay it:
3658          */
3659         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3660                 return false;
3661
3662         /*
3663          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3664          * the utilization of the sched_entity:
3665          */
3666         if (gcfs_rq->propagate)
3667                 return false;
3668
3669         /*
3670          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3671          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3672          * waste of time to try to decay it:
3673          */
3674         return true;
3675 }
3676
3677 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3678
3679 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3680
3681 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3682 {
3683         return 0;
3684 }
3685
3686 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3687
3688 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3689
3690 /**
3691  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3692  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3693  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3694  *
3695  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3696  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3697  * post_init_entity_util_avg().
3698  *
3699  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3700  *
3701  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3702  *
3703  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3704  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3705  */
3706 static inline int
3707 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3708 {
3709         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3710         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3711         int decayed = 0;
3712
3713         if (cfs_rq->removed.nr) {
3714                 unsigned long r;
3715                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3716
3717                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3718                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3719                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3720                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3721                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3722                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3723
3724                 r = removed_load;
3725                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3726                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3727
3728                 r = removed_util;
3729                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3730                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3731
3732                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3733
3734                 decayed = 1;
3735         }
3736
3737         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3738
3739 #ifndef CONFIG_64BIT
3740         smp_wmb();
3741         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3742 #endif
3743
3744         if (decayed)
3745                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3746
3747         return decayed;
3748 }
3749
3750 /**
3751  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3752  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3753  * @se: sched_entity to attach
3754  *
3755  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3756  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3757  */
3758 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3759 {
3760         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3761
3762         /*
3763          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3764          * window because without that, really weird and wonderful things can
3765          * happen.
3766          *
3767          * XXX illustrate
3768          */
3769         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3770         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3771
3772         /*
3773          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3774          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3775          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3776          * _sum a little.
3777          */
3778         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3779
3780         se->avg.load_sum = divider;
3781         if (se_weight(se)) {
3782                 se->avg.load_sum =
3783                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3784         }
3785
3786         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3787
3788         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3789         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3790         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3791
3792         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3793
3794         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3795 }
3796
3797 /**
3798  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3799  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3800  * @se: sched_entity to detach
3801  *
3802  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3803  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3804  */
3805 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3806 {
3807         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3808         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3809         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3810
3811         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3812
3813         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3814 }
3815
3816 /*
3817  * Optional action to be done while updating the load average
3818  */
3819 #define UPDATE_TG       0x1
3820 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3821 #define DO_ATTACH       0x4
3822
3823 /* Update task and its cfs_rq load average */
3824 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3825 {
3826         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3827         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3828         int cpu = cpu_of(rq);
3829         int decayed;
3830
3831         /*
3832          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3833          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3834          */
3835         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3836                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3837
3838         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3839         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3840
3841         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3842
3843                 /*
3844                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3845                  * !last_update_time means we've passed through
3846                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3847                  *
3848                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3849                  */
3850                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3851                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3852
3853         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3854                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3855 }
3856
3857 #ifndef CONFIG_64BIT
3858 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3859 {
3860         u64 last_update_time_copy;
3861         u64 last_update_time;
3862
3863         do {
3864                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3865                 smp_rmb();
3866                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3867         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3868
3869         return last_update_time;
3870 }
3871 #else
3872 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3873 {
3874         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3875 }
3876 #endif
3877
3878 /*
3879  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3880  * the previous rq.
3881  */
3882 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3883 {
3884         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3885         u64 last_update_time;
3886
3887         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3888         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3889 }
3890
3891 /*
3892  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3893  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3894  */
3895 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3896 {
3897         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3898         unsigned long flags;
3899
3900         /*
3901          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3902          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3903          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3904          *
3905          * Similarly for groups, they will have passed through
3906          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3907          * calls this.
3908          */
3909
3910         sync_entity_load_avg(se);
3911
3912         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3913         ++cfs_rq->removed.nr;
3914         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3915         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3916         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3917         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3918 }
3919
3920 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3921 {
3922         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3923 }
3924
3925 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3926 {
3927         return cfs_rq->avg.load_avg;
3928 }
3929
3930 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3931
3932 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3933 {
3934         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3935 }
3936
3937 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3938 {
3939         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3940
3941         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3942 }
3943
3944 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3945 {
3946         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3947 }
3948
3949 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3950                                     struct task_struct *p)
3951 {
3952         unsigned int enqueued;
3953
3954         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3955                 return;
3956
3957         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3958         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3959         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3960         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3961 }
3962
3963 /*
3964  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3965  * based on the observation that:
3966  *
3967  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3968  *
3969  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3970  */
3971 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3972 {
3973         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3974 }
3975
3976 static void
3977 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3978 {
3979         long last_ewma_diff;
3980         struct util_est ue;
3981
3982         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3983                 return;
3984
3985         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3986         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3987         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3988                              (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3989         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3990
3991         /*
3992          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3993          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3994          */
3995         if (!task_sleep)
3996                 return;
3997
3998         /*
3999          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4000          * skip the util_est update.
4001          */
4002         ue = p->se.avg.util_est;
4003         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4004                 return;
4005
4006         /*
4007          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
4008          * already ~1% close to its last activation value.
4009          */
4010         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
4011         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4012         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
4013                 return;
4014
4015         /*
4016          * Update Task's estimated utilization
4017          *
4018          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4019          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4020          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4021          * Weighted Moving Average (EWMA):
4022          *
4023          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4024          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4025          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4026          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4027          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4028          *
4029          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4030          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4031          */
4032         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4033         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4034         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4035         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4036 }
4037
4038 #else /* CONFIG_SMP */
4039
4040 static inline int
4041 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4042 {
4043         return 0;
4044 }
4045
4046 #define UPDATE_TG       0x0
4047 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4048 #define DO_ATTACH       0x0
4049
4050 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4051 {
4052         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4053 }
4054
4055 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4056
4057 static inline void
4058 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
4059 static inline void
4060 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4061
4062 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4063 {
4064         return 0;
4065 }
4066
4067 static inline void
4068 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4069
4070 static inline void
4071 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4072                  bool task_sleep) {}
4073
4074 #endif /* CONFIG_SMP */
4075
4076 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4077 {
4078 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4079         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4080
4081         if (d < 0)
4082                 d = -d;
4083
4084         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4085                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4086 #endif
4087 }
4088
4089 static void
4090 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4091 {
4092         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4093
4094         /*
4095          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4096          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4097          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4098          * stays open at the end.
4099          */
4100         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4101                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4102
4103         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4104         if (!initial) {
4105                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4106
4107                 /*
4108                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4109                  * for a gentler effect of sleepers:
4110                  */
4111                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4112                         thresh >>= 1;
4113
4114                 vruntime -= thresh;
4115         }
4116
4117         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4118         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4119 }
4120
4121 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4122
4123 static inline void check_schedstat_required(void)
4124 {
4125 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4126         if (schedstat_enabled())
4127                 return;
4128
4129         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4130         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4131                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4132                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4133                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4134                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4135                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4136                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4137                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4138                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4139         }
4140 #endif
4141 }
4142
4143
4144 /*
4145  * MIGRATION
4146  *
4147  *      dequeue
4148  *        update_curr()
4149  *          update_min_vruntime()
4150  *        vruntime -= min_vruntime
4151  *
4152  *      enqueue
4153  *        update_curr()
4154  *          update_min_vruntime()
4155  *        vruntime += min_vruntime
4156  *
4157  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4158  * min_vruntime are up-to-date.
4159  *
4160  * WAKEUP (remote)
4161  *
4162  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4163  *        vruntime -= min_vruntime
4164  *
4165  *      enqueue
4166  *        update_curr()
4167  *          update_min_vruntime()
4168  *        vruntime += min_vruntime
4169  *
4170  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4171  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4172  */
4173
4174 static void
4175 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4176 {
4177         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4178         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4179
4180         /*
4181          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4182          * update_curr().
4183          */
4184         if (renorm && curr)
4185                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4186
4187         update_curr(cfs_rq);
4188
4189         /*
4190          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4191          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4192          * placed in the past could significantly boost this task to the
4193          * fairness detriment of existing tasks.
4194          */
4195         if (renorm && !curr)
4196                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4197
4198         /*
4199          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4200          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4201          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4202          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4203          *     its group cfs_rq
4204          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4205          */
4206         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4207         update_cfs_group(se);
4208         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4209         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4210
4211         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4212                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4213
4214         check_schedstat_required();
4215         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4216         check_spread(cfs_rq, se);
4217         if (!curr)
4218                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4219         se->on_rq = 1;
4220
4221         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4222                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4223                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4224         }
4225 }
4226
4227 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4228 {
4229         for_each_sched_entity(se) {
4230                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4231                 if (cfs_rq->last != se)
4232                         break;
4233
4234                 cfs_rq->last = NULL;
4235         }
4236 }
4237
4238 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4239 {
4240         for_each_sched_entity(se) {
4241                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4242                 if (cfs_rq->next != se)
4243                         break;
4244
4245                 cfs_rq->next = NULL;
4246         }
4247 }
4248
4249 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4250 {
4251         for_each_sched_entity(se) {
4252                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4253                 if (cfs_rq->skip != se)
4254                         break;
4255
4256                 cfs_rq->skip = NULL;
4257         }
4258 }
4259
4260 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4261 {
4262         if (cfs_rq->last == se)
4263                 __clear_buddies_last(se);
4264
4265         if (cfs_rq->next == se)
4266                 __clear_buddies_next(se);
4267
4268         if (cfs_rq->skip == se)
4269                 __clear_buddies_skip(se);
4270 }
4271
4272 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4273
4274 static void
4275 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4276 {
4277         /*
4278          * Update run-time statistics of the 'current'.
4279          */
4280         update_curr(cfs_rq);
4281
4282         /*
4283          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4284          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4285          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4286          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4287          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4288          *     of its group cfs_rq.
4289          */
4290         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4291         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4292
4293         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4294
4295         clear_buddies(cfs_rq, se);
4296
4297         if (se != cfs_rq->curr)
4298                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4299         se->on_rq = 0;
4300         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4301
4302         /*
4303          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4304          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4305          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4306          * can move min_vruntime forward still more.
4307          */
4308         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4309                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4310
4311         /* return excess runtime on last dequeue */
4312         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4313
4314         update_cfs_group(se);
4315
4316         /*
4317          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4318          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4319          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4320          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4321          */
4322         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
4323                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4324 }
4325
4326 /*
4327  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4328  */
4329 static void
4330 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4331 {
4332         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4333         struct sched_entity *se;
4334         s64 delta;
4335
4336         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4337         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4338         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4339                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4340                 /*
4341                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4342                  * re-elected due to buddy favours.
4343                  */
4344                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4345                 return;
4346         }
4347
4348         /*
4349          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4350          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4351          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4352          */
4353         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4354                 return;
4355
4356         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4357         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4358
4359         if (delta < 0)
4360                 return;
4361
4362         if (delta > ideal_runtime)
4363                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4364 }
4365
4366 static void
4367 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4368 {
4369         /* 'current' is not kept within the tree. */
4370         if (se->on_rq) {
4371                 /*
4372                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4373                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4374                  * runqueue.
4375                  */
4376                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4377                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4378                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4379         }
4380
4381         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4382         cfs_rq->curr = se;
4383
4384         /*
4385          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4386          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4387          * when there are only lesser-weight tasks around):
4388          */
4389         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4390                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4391                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4392                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4393         }
4394
4395         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4396 }
4397
4398 static int
4399 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4400
4401 /*
4402  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4403  * 1) keep things fair between processes/task groups
4404  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4405  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4406  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4407  */
4408 static struct sched_entity *
4409 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4410 {
4411         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4412         struct sched_entity *se;
4413
4414         /*
4415          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4416          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4417          */
4418         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4419                 left = curr;
4420
4421         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4422
4423         /*
4424          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4425          * be done without getting too unfair.
4426          */
4427         if (cfs_rq->skip == se) {
4428                 struct sched_entity *second;
4429
4430                 if (se == curr) {
4431                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4432                 } else {
4433                         second = __pick_next_entity(se);
4434                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4435                                 second = curr;
4436                 }
4437
4438                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4439                         se = second;
4440         }
4441
4442         /*
4443          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4444          */
4445         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4446                 se = cfs_rq->last;
4447
4448         /*
4449          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4450          */
4451         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4452                 se = cfs_rq->next;
4453
4454         clear_buddies(cfs_rq, se);
4455
4456         return se;
4457 }
4458
4459 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4460
4461 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4462 {
4463         /*
4464          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4465          * was not called and update_curr() has to be done:
4466          */
4467         if (prev->on_rq)
4468                 update_curr(cfs_rq);
4469
4470         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4471         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4472
4473         check_spread(cfs_rq, prev);
4474
4475         if (prev->on_rq) {
4476                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4477                 /* Put 'current' back into the tree. */
4478                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4479                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4480                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4481         }
4482         cfs_rq->curr = NULL;
4483 }
4484
4485 static void
4486 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4487 {
4488         /*
4489          * Update run-time statistics of the 'current'.
4490          */
4491         update_curr(cfs_rq);
4492
4493         /*
4494          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4495          */
4496         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4497         update_cfs_group(curr);
4498
4499 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4500         /*
4501          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4502          * validating it and just reschedule.
4503          */
4504         if (queued) {
4505                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4506                 return;
4507         }
4508         /*
4509          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4510          */
4511         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4512                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4513                 return;
4514 #endif
4515
4516         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4517                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4518 }
4519
4520
4521 /**************************************************
4522  * CFS bandwidth control machinery
4523  */
4524
4525 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4526
4527 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4528 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4529
4530 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4531 {
4532         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4533 }
4534
4535 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4536 {
4537         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4538 }
4539
4540 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4541 {
4542         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4543 }
4544 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4545 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4546 {
4547         return true;
4548 }
4549
4550 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4551 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4552 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4553
4554 /*
4555  * default period for cfs group bandwidth.
4556  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4557  */
4558 static inline u64 default_cfs_period(void)
4559 {
4560         return 100000000ULL;
4561 }
4562
4563 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4564 {
4565         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4566 }
4567
4568 /*
4569  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4570  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4571  * additional synchronization around rq->lock.
4572  *
4573  * requires cfs_b->lock
4574  */
4575 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4576 {
4577         u64 now;
4578
4579         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4580                 return;
4581
4582         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4583         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4584         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4585         cfs_b->expires_seq++;
4586 }
4587
4588 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4589 {
4590         return &tg->cfs_bandwidth;
4591 }
4592
4593 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4594 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4595 {
4596         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4597                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4598
4599         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4600 }
4601
4602 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4603 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4604 {
4605         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4606         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4607         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4608         int expires_seq;
4609
4610         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4611         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4612
4613         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4614         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4615                 amount = min_amount;
4616         else {
4617                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4618
4619                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4620                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4621                         cfs_b->runtime -= amount;
4622                         cfs_b->idle = 0;
4623                 }
4624         }
4625         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4626         expires = cfs_b->runtime_expires;
4627         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4628
4629         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4630         /*
4631          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4632          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4633          * issued.
4634          */
4635         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4636                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4637                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4638         }
4639
4640         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4641 }
4642
4643 /*
4644  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4645  * fact that rq->clock snapshots this value.
4646  */
4647 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4648 {
4649         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4650
4651         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4652         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4653                 return;
4654
4655         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4656                 return;
4657
4658         /*
4659          * If the local deadline has passed we have to consider the
4660          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4661          * has not truly expired.
4662          *
4663          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4664          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4665          */
4666         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4667                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4668                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4669         } else {
4670                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4671                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4672         }
4673 }
4674
4675 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4676 {
4677         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4678         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4679         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4680
4681         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4682                 return;
4683
4684         /*
4685          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4686          * hierarchy can be throttled
4687          */
4688         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4689                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4690 }
4691
4692 static __always_inline
4693 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4694 {
4695         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4696                 return;
4697
4698         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4699 }
4700
4701 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4702 {
4703         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4704 }
4705
4706 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4707 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4708 {
4709         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4710 }
4711
4712 /*
4713  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4714  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4715  * load-balance operations.
4716  */
4717 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4718                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4719 {
4720         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4721
4722         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4723         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4724
4725         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4726                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4727 }
4728
4729 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4730 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4731 {
4732         struct rq *rq = data;
4733         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4734
4735         cfs_rq->throttle_count--;
4736         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4737                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4738                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4739                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4740         }
4741
4742         return 0;
4743 }
4744
4745 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4746 {
4747         struct rq *rq = data;
4748         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4749
4750         /* group is entering throttled state, stop time */
4751         if (!cfs_rq->throttle_count)
4752                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4753         cfs_rq->throttle_count++;
4754
4755         return 0;
4756 }
4757
4758 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4759 {
4760         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4761         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4762         struct sched_entity *se;
4763         long task_delta, dequeue = 1;
4764         bool empty;
4765
4766         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4767
4768         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4769         rcu_read_lock();
4770         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4771         rcu_read_unlock();
4772
4773         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4774         for_each_sched_entity(se) {
4775                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4776                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4777                 if (!se->on_rq)
4778                         break;
4779
4780                 if (dequeue)
4781                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4782                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4783
4784                 if (qcfs_rq->load.weight)
4785                         dequeue = 0;
4786         }
4787
4788         if (!se)
4789                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4790
4791         cfs_rq->throttled = 1;
4792         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4793         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4794         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4795
4796         /*
4797          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4798          * distribute_cfs_runtime will not see us
4799          */
4800         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4801
4802         /*
4803          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4804          * timer is running.
4805          */
4806         if (empty)
4807                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4808
4809         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4810 }
4811
4812 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4813 {
4814         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4815         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4816         struct sched_entity *se;
4817         int enqueue = 1;
4818         long task_delta;
4819
4820         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4821
4822         cfs_rq->throttled = 0;
4823
4824         update_rq_clock(rq);
4825
4826         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4827         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4828         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4829         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4830
4831         /* update hierarchical throttle state */
4832         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4833
4834         if (!cfs_rq->load.weight)
4835                 return;
4836
4837         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4838         for_each_sched_entity(se) {
4839                 if (se->on_rq)
4840                         enqueue = 0;
4841
4842                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4843                 if (enqueue)
4844                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4845                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4846
4847                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4848                         break;
4849         }
4850
4851         if (!se)
4852                 add_nr_running(rq, task_delta);
4853
4854         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4855         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4856                 resched_curr(rq);
4857 }
4858
4859 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4860                 u64 remaining, u64 expires)
4861 {
4862         struct cfs_rq *cfs_rq;
4863         u64 runtime;
4864         u64 starting_runtime = remaining;
4865
4866         rcu_read_lock();
4867         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4868                                 throttled_list) {
4869                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4870                 struct rq_flags rf;
4871
4872                 rq_lock(rq, &rf);
4873                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4874                         goto next;
4875
4876                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4877                 if (runtime > remaining)
4878                         runtime = remaining;
4879                 remaining -= runtime;
4880
4881                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4882                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4883
4884                 /* we check whether we're throttled above */
4885                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4886                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4887
4888 next:
4889                 rq_unlock(rq, &rf);
4890
4891                 if (!remaining)
4892                         break;
4893         }
4894         rcu_read_unlock();
4895
4896         return starting_runtime - remaining;
4897 }
4898
4899 /*
4900  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4901  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4902  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4903  * used to track this state.
4904  */
4905 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4906 {
4907         u64 runtime, runtime_expires;
4908         int throttled;
4909
4910         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4911         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4912                 goto out_deactivate;
4913
4914         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4915         cfs_b->nr_periods += overrun;
4916
4917         /*
4918          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4919          * we're going inactive then everything else can be deferred
4920          */
4921         if (cfs_b->idle && !throttled)
4922                 goto out_deactivate;
4923
4924         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4925
4926         if (!throttled) {
4927                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4928                 cfs_b->idle = 1;
4929                 return 0;
4930         }
4931
4932         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4933         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4934
4935         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4936
4937         /*
4938          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4939          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4940          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4941          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4942          * only by limited amounts in that extreme case.
4943          */
4944         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4945                 runtime = cfs_b->runtime;
4946                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4947                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4948                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4949                                                  runtime_expires);
4950                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4951
4952                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4953
4954                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4955         }
4956
4957         /*
4958          * While we are ensured activity in the period following an
4959          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4960          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4961          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4962          */
4963         cfs_b->idle = 0;
4964
4965         return 0;
4966
4967 out_deactivate:
4968         return 1;
4969 }
4970
4971 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4972 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4973 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4974 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4975 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4976 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4977
4978 /*
4979  * Are we near the end of the current quota period?
4980  *
4981  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4982  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4983  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4984  */
4985 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4986 {
4987         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4988         u64 remaining;
4989
4990         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4991         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4992                 return 1;
4993
4994         /* is a quota refresh about to occur? */
4995         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4996         if (remaining < min_expire)
4997                 return 1;
4998
4999         return 0;
5000 }
5001
5002 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5003 {
5004         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5005
5006         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5007         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5008                 return;
5009
5010         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5011                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5012                         HRTIMER_MODE_REL);
5013 }
5014
5015 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5016 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5017 {
5018         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5019         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5020
5021         if (slack_runtime <= 0)
5022                 return;
5023
5024         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5025         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
5026             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
5027                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5028
5029                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5030                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5031                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5032                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5033         }
5034         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5035
5036         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5037         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5038 }
5039
5040 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5041 {
5042         if (!cfs_bandwidth_used())
5043                 return;
5044
5045         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5046                 return;
5047
5048         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5049 }
5050
5051 /*
5052  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5053  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5054  */
5055 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5056 {
5057         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5058         u64 expires;
5059
5060         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5061         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5062         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5063                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5064                 return;
5065         }
5066
5067         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5068                 runtime = cfs_b->runtime;
5069
5070         expires = cfs_b->runtime_expires;
5071         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5072
5073         if (!runtime)
5074                 return;
5075
5076         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
5077
5078         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5079         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
5080                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
5081         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5082 }
5083
5084 /*
5085  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5086  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5087  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5088  */
5089 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5090 {
5091         if (!cfs_bandwidth_used())
5092                 return;
5093
5094         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5095         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5096                 return;
5097
5098         /* ensure the group is not already throttled */
5099         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5100                 return;
5101
5102         /* update runtime allocation */
5103         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5104         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5105                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5106 }
5107
5108 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5109 {
5110         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5111
5112         if (!cfs_bandwidth_used())
5113                 return;
5114
5115         if (!tg->parent)
5116                 return;
5117
5118         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5119         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5120
5121         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5122         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5123 }
5124
5125 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5126 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5127 {
5128         if (!cfs_bandwidth_used())
5129                 return false;
5130
5131         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5132                 return false;
5133
5134         /*
5135          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5136          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5137          */
5138         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5139                 return true;
5140
5141         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5142         return true;
5143 }
5144
5145 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5146 {
5147         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5148                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5149
5150         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5151
5152         return HRTIMER_NORESTART;
5153 }
5154
5155 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5156 {
5157         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5158                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5159         int overrun;
5160         int idle = 0;
5161
5162         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5163         for (;;) {
5164                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5165                 if (!overrun)
5166                         break;
5167
5168                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
5169         }
5170         if (idle)
5171                 cfs_b->period_active = 0;
5172         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5173
5174         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5175 }
5176
5177 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5178 {
5179         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5180         cfs_b->runtime = 0;
5181         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5182         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5183
5184         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5185         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5186         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5187         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5188         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5189 }
5190
5191 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5192 {
5193         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5194         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5195 }
5196
5197 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5198 {
5199         u64 overrun;
5200
5201         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5202
5203         if (cfs_b->period_active)
5204                 return;
5205
5206         cfs_b->period_active = 1;
5207         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5208         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
5209         cfs_b->expires_seq++;
5210         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5211 }
5212
5213 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5214 {
5215         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5216         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5217                 return;
5218
5219         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5220         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5221 }
5222
5223 /*
5224  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5225  *
5226  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5227  * bits doesn't do much.
5228  */
5229
5230 /* cpu online calback */
5231 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5232 {
5233         struct task_group *tg;
5234
5235         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5236
5237         rcu_read_lock();
5238         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5239                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5240                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5241
5242                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5243                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5244                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5245         }
5246         rcu_read_unlock();
5247 }
5248
5249 /* cpu offline callback */
5250 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5251 {
5252         struct task_group *tg;
5253
5254         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5255
5256         rcu_read_lock();
5257         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5258                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5259
5260                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5261                         continue;
5262
5263                 /*
5264                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5265                  * there's some valid quota amount
5266                  */
5267                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5268                 /*
5269                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5270                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5271                  */
5272                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5273
5274                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5275                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5276         }
5277         rcu_read_unlock();
5278 }
5279
5280 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5281 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5282 {
5283         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5284 }
5285
5286 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5287 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5288 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5289 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5290 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5291
5292 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5293 {
5294         return 0;
5295 }
5296
5297 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5298 {
5299         return 0;
5300 }
5301
5302 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5303                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5304 {
5305         return 0;
5306 }
5307
5308 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5309
5310 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5311 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5312 #endif
5313
5314 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5315 {
5316         return NULL;
5317 }
5318 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5319 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5320 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5321
5322 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5323
5324 /**************************************************
5325  * CFS operations on tasks:
5326  */
5327
5328 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5329 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5330 {
5331         struct sched_entity *se = &p->se;
5332         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5333
5334         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5335
5336         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5337                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5338                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5339                 s64 delta = slice - ran;
5340
5341                 if (delta < 0) {
5342                         if (rq->curr == p)
5343                                 resched_curr(rq);
5344                         return;
5345                 }
5346                 hrtick_start(rq, delta);
5347         }
5348 }
5349
5350 /*
5351  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5352  * current task is from our class and nr_running is low enough
5353  * to matter.
5354  */
5355 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5356 {
5357         struct task_struct *curr = rq->curr;
5358
5359         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5360                 return;
5361
5362         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5363                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5364 }
5365 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5366 static inline void
5367 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5368 {
5369 }
5370
5371 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5372 {
5373 }
5374 #endif
5375
5376 /*
5377  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5378  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5379  * then put the task into the rbtree:
5380  */
5381 static void
5382 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5383 {
5384         struct cfs_rq *cfs_rq;
5385         struct sched_entity *se = &p->se;
5386
5387         /*
5388          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5389          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5390          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5391          * estimated utilization, before we update schedutil.
5392          */
5393         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5394
5395         /*
5396          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5397          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5398          * passed.
5399          */
5400         if (p->in_iowait)
5401                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5402
5403         for_each_sched_entity(se) {
5404                 if (se->on_rq)
5405                         break;
5406                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5407                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5408
5409                 /*
5410                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5411                  *
5412                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5413                  * post the final h_nr_running increment below.
5414                  */
5415                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5416                         break;
5417                 cfs_rq->h_nr_running++;
5418
5419                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5420         }
5421
5422         for_each_sched_entity(se) {
5423                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5424                 cfs_rq->h_nr_running++;
5425
5426                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5427                         break;
5428
5429                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5430                 update_cfs_group(se);
5431         }
5432
5433         if (!se)
5434                 add_nr_running(rq, 1);
5435
5436         hrtick_update(rq);
5437 }
5438
5439 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5440
5441 /*
5442  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5443  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5444  * update the fair scheduling stats:
5445  */
5446 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5447 {
5448         struct cfs_rq *cfs_rq;
5449         struct sched_entity *se = &p->se;
5450         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5451
5452         for_each_sched_entity(se) {
5453                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5454                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5455
5456                 /*
5457                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5458                  *
5459                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5460                  * post the final h_nr_running decrement below.
5461                 */
5462                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5463                         break;
5464                 cfs_rq->h_nr_running--;
5465
5466                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5467                 if (cfs_rq->load.weight) {
5468                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5469                         se = parent_entity(se);
5470                         /*
5471                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5472                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5473                          */
5474                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5475                                 set_next_buddy(se);
5476                         break;
5477                 }
5478                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5479         }
5480
5481         for_each_sched_entity(se) {
5482                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5483                 cfs_rq->h_nr_running--;
5484
5485                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5486                         break;
5487
5488                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5489                 update_cfs_group(se);
5490         }
5491
5492         if (!se)
5493                 sub_nr_running(rq, 1);
5494
5495         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5496         hrtick_update(rq);
5497 }
5498
5499 #ifdef CONFIG_SMP
5500
5501 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5502 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5503 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5504
5505 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5506 /*
5507  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5508  */
5509
5510 /*
5511  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5512  *
5513  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5514  *
5515  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5516  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5517  *
5518  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5519  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5520  *
5521  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5522  *
5523  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5524  *
5525  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5526  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5527  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5528  * fixed_power_int())
5529  *
5530  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5531  */
5532 #define DEGRADE_SHIFT           7
5533
5534 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5535 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5536         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5537         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5538         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5539         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5540         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5541 };
5542
5543 /*
5544  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5545  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5546  * adding any new load.
5547  */
5548 static unsigned long
5549 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5550 {
5551         int j = 0;
5552
5553         if (!missed_updates)
5554                 return load;
5555
5556         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5557                 return 0;
5558
5559         if (idx == 1)
5560                 return load >> missed_updates;
5561
5562         while (missed_updates) {
5563                 if (missed_updates % 2)
5564                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5565
5566                 missed_updates >>= 1;
5567                 j++;
5568         }
5569         return load;
5570 }
5571
5572 static struct {
5573         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5574         atomic_t nr_cpus;
5575         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5576         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5577         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5578 } nohz ____cacheline_aligned;
5579
5580 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5581
5582 /**
5583  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5584  * @this_rq: The rq to update statistics for
5585  * @this_load: The current load
5586  * @pending_updates: The number of missed updates
5587  *
5588  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5589  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5590  *
5591  * This function computes a decaying average:
5592  *
5593  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5594  *
5595  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5596  * the @pending_updates argument.
5597  *
5598  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5599  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5600  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5601  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5602  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5603  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5604  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5605  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5606  *
5607  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5608  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5609  *
5610  * For regular NOHZ, this reduces to:
5611  *
5612  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5613  *
5614  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5615  * term.
5616  */
5617 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5618                             unsigned long pending_updates)
5619 {
5620         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5621         int i, scale;
5622
5623         this_rq->nr_load_updates++;
5624
5625         /* Update our load: */
5626         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5627         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5628                 unsigned long old_load, new_load;
5629
5630                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5631
5632                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5633 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5634                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5635                 if (tickless_load) {
5636                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5637                         /*
5638                          * old_load can never be a negative value because a
5639                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5640                          * original tickless_load.
5641                          */
5642                         old_load += tickless_load;
5643                 }
5644 #endif
5645                 new_load = this_load;
5646                 /*
5647                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5648                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5649                  * example.
5650                  */
5651                 if (new_load > old_load)
5652                         new_load += scale - 1;
5653
5654                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5655         }
5656
5657         sched_avg_update(this_rq);
5658 }
5659
5660 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5661 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5662 {
5663         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5664 }
5665
5666 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5667 /*
5668  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5669  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5670  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5671  *
5672  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5673  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5674  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5675  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5676  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5677  *
5678  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5679  */
5680
5681 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5682                                  unsigned long curr_jiffies,
5683                                  unsigned long load)
5684 {
5685         unsigned long pending_updates;
5686
5687         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5688         if (pending_updates) {
5689                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5690                 /*
5691                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5692                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5693                  * its weighted load.
5694                  */
5695                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5696         }
5697 }
5698
5699 /*
5700  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5701  * idle balance.
5702  */
5703 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5704 {
5705         /*
5706          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5707          */
5708         if (weighted_cpuload(this_rq))
5709                 return;
5710
5711         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5712 }
5713
5714 /*
5715  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5716  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5717  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5718  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5719  */
5720 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5721 {
5722         struct rq *this_rq = this_rq();
5723
5724         /*
5725          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5726          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5727          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5728          */
5729         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5730 }
5731
5732 /*
5733  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5734  */
5735 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5736 {
5737         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5738         struct rq *this_rq = this_rq();
5739         unsigned long load;
5740         struct rq_flags rf;
5741
5742         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5743                 return;
5744
5745         load = weighted_cpuload(this_rq);
5746         rq_lock(this_rq, &rf);
5747         update_rq_clock(this_rq);
5748         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5749         rq_unlock(this_rq, &rf);
5750 }
5751 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5752 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5753                                         unsigned long curr_jiffies,
5754                                         unsigned long load) { }
5755 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5756
5757 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5758 {
5759 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5760         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5761         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5762 #endif
5763         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5764 }
5765
5766 /*
5767  * Called from scheduler_tick()
5768  */
5769 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5770 {
5771         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5772
5773         if (tick_nohz_tick_stopped())
5774                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5775         else
5776                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5777 }
5778
5779 /*
5780  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5781  * according to the scheduling class and "nice" value.
5782  *
5783  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5784  * balance conservatively.
5785  */
5786 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5787 {
5788         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5789         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5790
5791         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5792                 return total;
5793
5794         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5795 }
5796
5797 /*
5798  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5799  * according to the scheduling class and "nice" value.
5800  */
5801 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5802 {
5803         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5804         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5805
5806         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5807                 return total;
5808
5809         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5810 }
5811
5812 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5813 {
5814         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5815 }
5816
5817 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5818 {
5819         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5820 }
5821
5822 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5823 {
5824         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5825         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5826         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5827
5828         if (nr_running)
5829                 return load_avg / nr_running;
5830
5831         return 0;
5832 }
5833
5834 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5835 {
5836         /*
5837          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5838          * jiffy will not have built up many flips.
5839          */
5840         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5841                 current->wakee_flips >>= 1;
5842                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5843         }
5844
5845         if (current->last_wakee != p) {
5846                 current->last_wakee = p;
5847                 current->wakee_flips++;
5848         }
5849 }
5850
5851 /*
5852  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5853  *
5854  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5855  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5856  *
5857  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5858  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5859  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5860  *
5861  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5862  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5863  *
5864  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5865  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5866  * socket size.
5867  */
5868 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5869 {
5870         unsigned int master = current->wakee_flips;
5871         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5872         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5873
5874         if (master < slave)
5875                 swap(master, slave);
5876         if (slave < factor || master < slave * factor)
5877                 return 0;
5878         return 1;
5879 }
5880
5881 /*
5882  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5883  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5884  * CPU.
5885  *
5886  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5887  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5888  *
5889  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5890  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5891  *                        for the overloaded case.
5892  */
5893 static int
5894 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5895 {
5896         /*
5897          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5898          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5899          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5900          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5901          *
5902          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5903          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5904          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5905          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5906          * on one CPU.
5907          */
5908         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5909                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5910
5911         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5912                 return this_cpu;
5913
5914         return nr_cpumask_bits;
5915 }
5916
5917 static int
5918 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5919                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5920 {
5921         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5922         unsigned long task_load;
5923
5924         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5925
5926         if (sync) {
5927                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5928
5929                 if (current_load > this_eff_load)
5930                         return this_cpu;
5931
5932                 this_eff_load -= current_load;
5933         }
5934
5935         task_load = task_h_load(p);
5936
5937         this_eff_load += task_load;
5938         if (sched_feat(WA_BIAS))
5939                 this_eff_load *= 100;
5940         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5941
5942         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5943         prev_eff_load -= task_load;
5944         if (sched_feat(WA_BIAS))
5945                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5946         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5947
5948         /*
5949          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5950          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5951          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5952          * idle.
5953          */
5954         if (sync)
5955                 prev_eff_load += 1;
5956
5957         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5958 }
5959
5960 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5961                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5962 {
5963         int target = nr_cpumask_bits;
5964
5965         if (sched_feat(WA_IDLE))
5966                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5967
5968         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5969                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5970
5971         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5972         if (target == nr_cpumask_bits)
5973                 return prev_cpu;
5974
5975         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5976         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5977         return target;
5978 }
5979
5980 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5981
5982 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5983 {
5984         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p), 0);
5985 }
5986
5987 /*
5988  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5989  * domain.
5990  *
5991  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5992  */
5993 static struct sched_group *
5994 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5995                   int this_cpu, int sd_flag)
5996 {
5997         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5998         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5999         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
6000         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
6001         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
6002         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
6003         int load_idx = sd->forkexec_idx;
6004         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
6005         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
6006                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
6007
6008         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
6009                 load_idx = sd->wake_idx;
6010
6011         do {
6012                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
6013                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
6014                 int local_group;
6015                 int i;
6016
6017                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
6018                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
6019                                         &p->cpus_allowed))
6020                         continue;
6021
6022                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
6023                                                sched_group_span(group));
6024
6025                 /*
6026                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
6027                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
6028                  */
6029                 avg_load = 0;
6030                 runnable_load = 0;
6031                 max_spare_cap = 0;
6032
6033                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
6034                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
6035                         if (local_group)
6036                                 load = source_load(i, load_idx);
6037                         else
6038                                 load = target_load(i, load_idx);
6039
6040                         runnable_load += load;
6041
6042                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
6043
6044                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
6045
6046                         if (spare_cap > max_spare_cap)
6047                                 max_spare_cap = spare_cap;
6048                 }
6049
6050                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6051                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6052                                         group->sgc->capacity;
6053                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6054                                         group->sgc->capacity;
6055
6056                 if (local_group) {
6057                         this_runnable_load = runnable_load;
6058                         this_avg_load = avg_load;
6059                         this_spare = max_spare_cap;
6060                 } else {
6061                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
6062                                 /*
6063                                  * The runnable load is significantly smaller
6064                                  * so we can pick this new CPU:
6065                                  */
6066                                 min_runnable_load = runnable_load;
6067                                 min_avg_load = avg_load;
6068                                 idlest = group;
6069                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6070                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
6071                                 /*
6072                                  * The runnable loads are close so take the
6073                                  * blocked load into account through avg_load:
6074                                  */
6075                                 min_avg_load = avg_load;
6076                                 idlest = group;
6077                         }
6078
6079                         if (most_spare < max_spare_cap) {
6080                                 most_spare = max_spare_cap;
6081                                 most_spare_sg = group;
6082                         }
6083                 }
6084         } while (group = group->next, group != sd->groups);
6085
6086         /*
6087          * The cross-over point between using spare capacity or least load
6088          * is too conservative for high utilization tasks on partially
6089          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
6090          * so we allow for some task stuffing by using
6091          * spare_capacity > task_util(p)/2.
6092          *
6093          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
6094          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
6095          * utilization.
6096          */
6097         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
6098                 goto skip_spare;
6099
6100         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
6101             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
6102                 return NULL;
6103
6104         if (most_spare > task_util(p) / 2)
6105                 return most_spare_sg;
6106
6107 skip_spare:
6108         if (!idlest)
6109                 return NULL;
6110
6111         /*
6112          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
6113          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
6114          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
6115          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
6116          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
6117          * staying local.
6118          */
6119         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
6120             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
6121                 return NULL;
6122
6123         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
6124                 return NULL;
6125
6126         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6127              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
6128                 return NULL;
6129
6130         return idlest;
6131 }
6132
6133 /*
6134  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6135  */
6136 static int
6137 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6138 {
6139         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6140         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6141         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6142         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6143         int shallowest_idle_cpu = -1;
6144         int i;
6145
6146         /* Check if we have any choice: */
6147         if (group->group_weight == 1)
6148                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6149
6150         /* Traverse only the allowed CPUs */
6151         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
6152                 if (available_idle_cpu(i)) {
6153                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
6154                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6155                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6156                                 /*
6157                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6158                                  * has the smallest exit latency irrespective
6159                                  * of any idle timestamp.
6160                                  */
6161                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6162                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6163                                 shallowest_idle_cpu = i;
6164                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6165                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6166                                 /*
6167                                  * If equal or no active idle state, then
6168                                  * the most recently idled CPU might have
6169                                  * a warmer cache.
6170                                  */
6171                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6172                                 shallowest_idle_cpu = i;
6173                         }
6174                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6175                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
6176                         if (load < min_load) {
6177                                 min_load = load;
6178                                 least_loaded_cpu = i;
6179                         }
6180                 }
6181         }
6182
6183         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6184 }
6185
6186 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6187                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6188 {
6189         int new_cpu = cpu;
6190
6191         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6192                 return prev_cpu;
6193
6194         /*
6195          * We need task's util for capacity_spare_wake, sync it up to prev_cpu's
6196          * last_update_time.
6197          */
6198         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6199                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6200
6201         while (sd) {
6202                 struct sched_group *group;
6203                 struct sched_domain *tmp;
6204                 int weight;
6205
6206                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6207                         sd = sd->child;
6208                         continue;
6209                 }
6210
6211                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6212                 if (!group) {
6213                         sd = sd->child;
6214                         continue;
6215                 }
6216
6217                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6218                 if (new_cpu == cpu) {
6219                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6220                         sd = sd->child;
6221                         continue;
6222                 }
6223
6224                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6225                 cpu = new_cpu;
6226                 weight = sd->span_weight;
6227                 sd = NULL;
6228                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6229                         if (weight <= tmp->span_weight)
6230                                 break;
6231                         if (tmp->flags & sd_flag)
6232                                 sd = tmp;
6233                 }
6234         }
6235
6236         return new_cpu;
6237 }
6238
6239 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6240
6241 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6242 {
6243         struct sched_domain_shared *sds;
6244
6245         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6246         if (sds)
6247                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6248 }
6249
6250 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6251 {
6252         struct sched_domain_shared *sds;
6253
6254         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6255         if (sds)
6256                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6257
6258         return def;
6259 }
6260
6261 /*
6262  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6263  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6264  *
6265  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6266  * state should be fairly cheap.
6267  */
6268 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6269 {
6270         int core = cpu_of(rq);
6271         int cpu;
6272
6273         rcu_read_lock();
6274         if (test_idle_cores(core, true))
6275                 goto unlock;
6276
6277         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6278                 if (cpu == core)
6279                         continue;
6280
6281                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6282                         goto unlock;
6283         }
6284
6285         set_idle_cores(core, 1);
6286 unlock:
6287         rcu_read_unlock();
6288 }
6289
6290 /*
6291  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6292  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6293  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6294  */
6295 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6296 {
6297         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6298         int core, cpu;
6299
6300         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6301                 return -1;
6302
6303         if (!test_idle_cores(target, false))
6304                 return -1;
6305
6306         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6307
6308         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6309                 bool idle = true;
6310
6311                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6312                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6313                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6314                                 idle = false;
6315                 }
6316
6317                 if (idle)
6318                         return core;
6319         }
6320
6321         /*
6322          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6323          */
6324         set_idle_cores(target, 0);
6325
6326         return -1;
6327 }
6328
6329 /*
6330  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6331  */
6332 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6333 {
6334         int cpu;
6335
6336         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6337                 return -1;
6338
6339         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6340                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6341                         continue;
6342                 if (available_idle_cpu(cpu))
6343                         return cpu;
6344         }
6345
6346         return -1;
6347 }
6348
6349 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6350
6351 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6352 {
6353         return -1;
6354 }
6355
6356 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6357 {
6358         return -1;
6359 }
6360
6361 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6362
6363 /*
6364  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6365  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6366  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6367  */
6368 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6369 {
6370         struct sched_domain *this_sd;
6371         u64 avg_cost, avg_idle;
6372         u64 time, cost;
6373         s64 delta;
6374         int cpu, nr = INT_MAX;
6375
6376         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6377         if (!this_sd)
6378                 return -1;
6379
6380         /*
6381          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6382          * particularly is sensitive here.
6383          */
6384         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6385         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6386
6387         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6388                 return -1;
6389
6390         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6391                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6392                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6393                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6394                 else
6395                         nr = 4;
6396         }
6397
6398         time = local_clock();
6399
6400         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6401                 if (!--nr)
6402                         return -1;
6403                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6404                         continue;
6405                 if (available_idle_cpu(cpu))
6406                         break;
6407         }
6408
6409         time = local_clock() - time;
6410         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6411         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6412         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6413
6414         return cpu;
6415 }
6416
6417 /*
6418  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6419  */
6420 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6421 {
6422         struct sched_domain *sd;
6423         int i, recent_used_cpu;
6424
6425         if (available_idle_cpu(target))
6426                 return target;
6427
6428         /*
6429          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6430          */
6431         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6432                 return prev;
6433
6434         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6435         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6436         if (recent_used_cpu != prev &&
6437             recent_used_cpu != target &&
6438             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6439             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6440             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6441                 /*
6442                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6443                  * candidate for the next wake:
6444                  */
6445                 p->recent_used_cpu = prev;
6446                 return recent_used_cpu;
6447         }
6448
6449         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6450         if (!sd)
6451                 return target;
6452
6453         i = select_idle_core(p, sd, target);
6454         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6455                 return i;
6456
6457         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6458         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6459                 return i;
6460
6461         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6462         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6463                 return i;
6464
6465         return target;
6466 }
6467
6468 /**
6469  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6470  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6471  *
6472  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6473  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6474  * (ie cpu_capacity).
6475  *
6476  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6477  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6478  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6479  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6480  * (arch_scale_freq_capacity()).
6481  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6482  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6483  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6484  *
6485  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6486  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6487  * currently RUNNABLE on that CPU.
6488  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6489  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6490  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6491  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6492  *
6493  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6494  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6495  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6496  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6497  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6498  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6499  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6500  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6501  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6502  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6503  *
6504  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6505  */
6506 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6507 {
6508         struct cfs_rq *cfs_rq;
6509         unsigned int util;
6510
6511         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6512         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6513
6514         if (sched_feat(UTIL_EST))
6515                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6516
6517         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6518 }
6519
6520 /*
6521  * cpu_util_wake: Compute CPU utilization with any contributions from
6522  * the waking task p removed.
6523  */
6524 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6525 {
6526         struct cfs_rq *cfs_rq;
6527         unsigned int util;
6528
6529         /* Task has no contribution or is new */
6530         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6531                 return cpu_util(cpu);
6532
6533         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6534         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6535
6536         /* Discount task's blocked util from CPU's util */
6537         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6538
6539         /*
6540          * Covered cases:
6541          *
6542          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6543          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6544          *    and thus we return:
6545          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) = 0
6546          *
6547          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6548          *    IDLE, then:
6549          *      cpu_util >= task_util
6550          *      cpu_util > util_est (== 0)
6551          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6552          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) >= 0
6553          *
6554          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6555          *      util_est > cpu_util
6556          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6557          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6558          *    considering the expected utilization of tasks already
6559          *    runnable on that CPU.
6560          *
6561          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6562          * covered by the following code when estimated utilization is
6563          * enabled.
6564          */
6565         if (sched_feat(UTIL_EST))
6566                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6567
6568         /*
6569          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6570          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6571          * the cpu_util call.
6572          */
6573         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6574 }
6575
6576 /*
6577  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6578  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6579  *
6580  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6581  * BALANCE_WAKE sort things out.
6582  */
6583 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6584 {
6585         long min_cap, max_cap;
6586
6587         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6588         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6589
6590         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6591         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6592                 return 0;
6593
6594         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6595         sync_entity_load_avg(&p->se);
6596
6597         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6598 }
6599
6600 /*
6601  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6602  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6603  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6604  *
6605  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6606  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6607  *
6608  * Returns the target CPU number.
6609  *
6610  * preempt must be disabled.
6611  */
6612 static int
6613 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6614 {
6615         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6616         int cpu = smp_processor_id();
6617         int new_cpu = prev_cpu;
6618         int want_affine = 0;
6619         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6620
6621         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6622                 record_wakee(p);
6623                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6624                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6625         }
6626
6627         rcu_read_lock();
6628         for_each_domain(cpu, tmp) {
6629                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6630                         break;
6631
6632                 /*
6633                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6634                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6635                  */
6636                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6637                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6638                         if (cpu != prev_cpu)
6639                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6640
6641                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6642                         break;
6643                 }
6644
6645                 if (tmp->flags & sd_flag)
6646                         sd = tmp;
6647                 else if (!want_affine)
6648                         break;
6649         }
6650
6651         if (unlikely(sd)) {
6652                 /* Slow path */
6653                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6654         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6655                 /* Fast path */
6656
6657                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6658
6659                 if (want_affine)
6660                         current->recent_used_cpu = cpu;
6661         }
6662         rcu_read_unlock();
6663
6664         return new_cpu;
6665 }
6666
6667 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6668
6669 /*
6670  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6671  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6672  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6673  */
6674 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6675 {
6676         /*
6677          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6678          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6679          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6680          * the task on the new runqueue.
6681          */
6682         if (p->state == TASK_WAKING) {
6683                 struct sched_entity *se = &p->se;
6684                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6685                 u64 min_vruntime;
6686
6687 #ifndef CONFIG_64BIT
6688                 u64 min_vruntime_copy;
6689
6690                 do {
6691                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6692                         smp_rmb();
6693                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6694                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6695 #else
6696                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6697 #endif
6698
6699                 se->vruntime -= min_vruntime;
6700         }
6701
6702         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6703                 /*
6704                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6705                  * rq->lock and can modify state directly.
6706                  */
6707                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6708                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6709
6710         } else {
6711                 /*
6712                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6713                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6714                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6715                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6716                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6717                  * sounds not bad.
6718                  */
6719                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6720         }
6721
6722         /* Tell new CPU we are migrated */
6723         p->se.avg.last_update_time = 0;
6724
6725         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6726         p->se.exec_start = 0;
6727 }
6728
6729 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6730 {
6731         remove_entity_load_avg(&p->se);
6732 }
6733 #endif /* CONFIG_SMP */
6734
6735 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6736 {
6737         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6738
6739         /*
6740          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6741          * to virtual-time in his units.
6742          *
6743          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6744          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6745          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6746          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6747          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6748          *
6749          * This is especially important for buddies when the leftmost
6750          * task is higher priority than the buddy.
6751          */
6752         return calc_delta_fair(gran, se);
6753 }
6754
6755 /*
6756  * Should 'se' preempt 'curr'.
6757  *
6758  *             |s1
6759  *        |s2
6760  *   |s3
6761  *         g
6762  *      |<--->|c
6763  *
6764  *  w(c, s1) = -1
6765  *  w(c, s2) =  0
6766  *  w(c, s3) =  1
6767  *
6768  */
6769 static int
6770 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6771 {
6772         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6773
6774         if (vdiff <= 0)
6775                 return -1;
6776
6777         gran = wakeup_gran(se);
6778         if (vdiff > gran)
6779                 return 1;
6780
6781         return 0;
6782 }
6783
6784 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6785 {
6786         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6787                 return;
6788
6789         for_each_sched_entity(se) {
6790                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6791                         return;
6792                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6793         }
6794 }
6795
6796 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6797 {
6798         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6799                 return;
6800
6801         for_each_sched_entity(se) {
6802                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6803                         return;
6804                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6805         }
6806 }
6807
6808 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6809 {
6810         for_each_sched_entity(se)
6811                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6812 }
6813
6814 /*
6815  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6816  */
6817 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6818 {
6819         struct task_struct *curr = rq->curr;
6820         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6821         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6822         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6823         int next_buddy_marked = 0;
6824
6825         if (unlikely(se == pse))
6826                 return;
6827
6828         /*
6829          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6830          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6831          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6832          * next-buddy nomination below.
6833          */
6834         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6835                 return;
6836
6837         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6838                 set_next_buddy(pse);
6839                 next_buddy_marked = 1;
6840         }
6841
6842         /*
6843          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6844          * wake up path.
6845          *
6846          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6847          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6848          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6849          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6850          * below.
6851          */
6852         if (test_tsk_need_resched(curr))
6853                 return;
6854
6855         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6856         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6857             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6858                 goto preempt;
6859
6860         /*
6861          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6862          * is driven by the tick):
6863          */
6864         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6865                 return;
6866
6867         find_matching_se(&se, &pse);
6868         update_curr(cfs_rq_of(se));
6869         BUG_ON(!pse);
6870         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6871                 /*
6872                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6873                  * triggering this preemption.
6874                  */
6875                 if (!next_buddy_marked)
6876                         set_next_buddy(pse);
6877                 goto preempt;
6878         }
6879
6880         return;
6881
6882 preempt:
6883         resched_curr(rq);
6884         /*
6885          * Only set the backward buddy when the current task is still
6886          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6887          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6888          * point, either of which can * drop the rq lock.
6889          *
6890          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6891          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6892          */
6893         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6894                 return;
6895
6896         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6897                 set_last_buddy(se);
6898 }
6899
6900 static struct task_struct *
6901 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6902 {
6903         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6904         struct sched_entity *se;
6905         struct task_struct *p;
6906         int new_tasks;
6907
6908 again:
6909         if (!cfs_rq->nr_running)
6910                 goto idle;
6911
6912 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6913         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6914                 goto simple;
6915
6916         /*
6917          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6918          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6919          *
6920          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6921          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6922          */
6923
6924         do {
6925                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6926
6927                 /*
6928                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6929                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6930                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6931                  * forget we've ever seen it.
6932                  */
6933                 if (curr) {
6934                         if (curr->on_rq)
6935                                 update_curr(cfs_rq);
6936                         else
6937                                 curr = NULL;
6938
6939                         /*
6940                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6941                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6942                          * Therefore the nr_running test will indeed
6943                          * be correct.
6944                          */
6945                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6946                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6947
6948                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6949                                         goto idle;
6950
6951                                 goto simple;
6952                         }
6953                 }
6954
6955                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6956                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6957         } while (cfs_rq);
6958
6959         p = task_of(se);
6960
6961         /*
6962          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6963          * is a different task than we started out with, try and touch the
6964          * least amount of cfs_rqs.
6965          */
6966         if (prev != p) {
6967                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6968
6969                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6970                         int se_depth = se->depth;
6971                         int pse_depth = pse->depth;
6972
6973                         if (se_depth <= pse_depth) {
6974                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6975                                 pse = parent_entity(pse);
6976                         }
6977                         if (se_depth >= pse_depth) {
6978                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6979                                 se = parent_entity(se);
6980                         }
6981                 }
6982
6983                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6984                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6985         }
6986
6987         goto done;
6988 simple:
6989 #endif
6990
6991         put_prev_task(rq, prev);
6992
6993         do {
6994                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6995                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6996                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6997         } while (cfs_rq);
6998
6999         p = task_of(se);
7000
7001 done: __maybe_unused;
7002 #ifdef CONFIG_SMP
7003         /*
7004          * Move the next running task to the front of
7005          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7006          * one.
7007          */
7008         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7009 #endif
7010
7011         if (hrtick_enabled(rq))
7012                 hrtick_start_fair(rq, p);
7013
7014         return p;
7015
7016 idle:
7017         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
7018
7019         /*
7020          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7021          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7022          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7023          */
7024         if (new_tasks < 0)
7025                 return RETRY_TASK;
7026
7027         if (new_tasks > 0)
7028                 goto again;
7029
7030         return NULL;
7031 }
7032
7033 /*
7034  * Account for a descheduled task:
7035  */
7036 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7037 {
7038         struct sched_entity *se = &prev->se;
7039         struct cfs_rq *cfs_rq;
7040
7041         for_each_sched_entity(se) {
7042                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7043                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7044         }
7045 }
7046
7047 /*
7048  * sched_yield() is very simple
7049  *
7050  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7051  */
7052 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7053 {
7054         struct task_struct *curr = rq->curr;
7055         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7056         struct sched_entity *se = &curr->se;
7057
7058         /*
7059          * Are we the only task in the tree?
7060          */
7061         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7062                 return;
7063
7064         clear_buddies(cfs_rq, se);
7065
7066         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7067                 update_rq_clock(rq);
7068                 /*
7069                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7070                  */
7071                 update_curr(cfs_rq);
7072                 /*
7073                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7074                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7075                  * and double the fastpath cost.
7076                  */
7077                 rq_clock_skip_update(rq);
7078         }
7079
7080         set_skip_buddy(se);
7081 }
7082
7083 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7084 {
7085         struct sched_entity *se = &p->se;
7086
7087         /* throttled hierarchies are not runnable */
7088         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7089                 return false;
7090
7091         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7092         set_next_buddy(se);
7093
7094         yield_task_fair(rq);
7095
7096         return true;
7097 }
7098
7099 #ifdef CONFIG_SMP
7100 /**************************************************
7101  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7102  *
7103  * BASICS
7104  *
7105  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7106  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7107  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7108  *
7109  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7110  *
7111  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7112  * W_i,0 is defined as:
7113  *
7114  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7115  *
7116  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7117  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7118  *
7119  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7120  * weight:
7121  *
7122  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7123  *
7124  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7125  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7126  * can also include other factors [XXX].
7127  *
7128  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7129  * directly from (1):
7130  *
7131  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7132  *
7133  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7134  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7135  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7136  *
7137  * [XXX expand on:
7138  *     - infeasible weights;
7139  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7140  *
7141  *
7142  * SCHED DOMAINS
7143  *
7144  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7145  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7146  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7147  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7148  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7149  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7150  * the groups.
7151  *
7152  * This yields:
7153  *
7154  *     log_2 n     1     n
7155  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7156  *     i = 0      2^i   2^i
7157  *                               `- size of each group
7158  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7159  *         |         `- freq
7160  *         `- sum over all levels
7161  *
7162  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7163  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7164  *
7165  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7166  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7167  *
7168  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7169  *
7170  *             log_2 n
7171  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7172  *             k = 0
7173  *
7174  * And you'll find that:
7175  *
7176  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7177  *
7178  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7179  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7180  * of:
7181  *
7182  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7183  *
7184  *
7185  * WORK CONSERVING
7186  *
7187  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7188  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7189  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7190  *
7191  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7192  * time.
7193  *
7194  * [XXX more?]
7195  *
7196  *
7197  * CGROUPS
7198  *
7199  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7200  *
7201  *                                s_k,i
7202  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7203  *                                 S_k
7204  *
7205  * Where
7206  *
7207  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7208  *
7209  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7210  *
7211  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7212  * property.
7213  *
7214  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7215  *      rewrite all of this once again.]
7216  */
7217
7218 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7219
7220 enum fbq_type { regular, remote, all };
7221
7222 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7223 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7224 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7225 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7226 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7227 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7228
7229 struct lb_env {
7230         struct sched_domain     *sd;
7231
7232         struct rq               *src_rq;
7233         int                     src_cpu;
7234
7235         int                     dst_cpu;
7236         struct rq               *dst_rq;
7237
7238         struct cpumask          *dst_grpmask;
7239         int                     new_dst_cpu;
7240         enum cpu_idle_type      idle;
7241         long                    imbalance;
7242         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7243         struct cpumask          *cpus;
7244
7245         unsigned int            flags;
7246
7247         unsigned int            loop;
7248         unsigned int            loop_break;
7249         unsigned int            loop_max;
7250
7251         enum fbq_type           fbq_type;
7252         struct list_head        tasks;
7253 };
7254
7255 /*
7256  * Is this task likely cache-hot:
7257  */
7258 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7259 {
7260         s64 delta;
7261
7262         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7263
7264         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7265                 return 0;
7266
7267         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7268                 return 0;
7269
7270         /*
7271          * Buddy candidates are cache hot:
7272          */
7273         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7274                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7275                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7276                 return 1;
7277
7278         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7279                 return 1;
7280         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7281                 return 0;
7282
7283         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7284
7285         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7286 }
7287
7288 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7289 /*
7290  * Returns 1, if task migration degrades locality
7291  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7292  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7293  */
7294 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7295 {
7296         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7297         unsigned long src_faults, dst_faults;
7298         int src_nid, dst_nid;
7299
7300         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7301                 return -1;
7302
7303         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7304                 return -1;
7305
7306         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7307         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7308
7309         if (src_nid == dst_nid)
7310                 return -1;
7311
7312         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7313         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7314                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7315                         return 1;
7316                 else
7317                         return -1;
7318         }
7319
7320         /* Encourage migration to the preferred node. */
7321         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7322                 return 0;
7323
7324         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7325         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
7326                 return -1;
7327
7328         if (numa_group) {
7329                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
7330                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
7331         } else {
7332                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
7333                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
7334         }
7335
7336         return dst_faults < src_faults;
7337 }
7338
7339 #else
7340 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7341                                              struct lb_env *env)
7342 {
7343         return -1;
7344 }
7345 #endif
7346
7347 /*
7348  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7349  */
7350 static
7351 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7352 {
7353         int tsk_cache_hot;
7354
7355         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7356
7357         /*
7358          * We do not migrate tasks that are:
7359          * 1) throttled_lb_pair, or
7360          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7361          * 3) running (obviously), or
7362          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7363          */
7364         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7365                 return 0;
7366
7367         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7368                 int cpu;
7369
7370                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7371
7372                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7373
7374                 /*
7375                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7376                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7377                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7378                  *
7379                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7380                  * already computed one in current iteration.
7381                  */
7382                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7383                         return 0;
7384
7385                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7386                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7387                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7388                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7389                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7390                                 break;
7391                         }
7392                 }
7393
7394                 return 0;
7395         }
7396
7397         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7398         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7399
7400         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7401                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7402                 return 0;
7403         }
7404
7405         /*
7406          * Aggressive migration if:
7407          * 1) destination numa is preferred
7408          * 2) task is cache cold, or
7409          * 3) too many balance attempts have failed.
7410          */
7411         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7412         if (tsk_cache_hot == -1)
7413                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7414
7415         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7416             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7417                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7418                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7419                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7420                 }
7421                 return 1;
7422         }
7423
7424         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7425         return 0;
7426 }
7427
7428 /*
7429  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7430  */
7431 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7432 {
7433         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7434
7435         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7436         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7437         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7438 }
7439
7440 /*
7441  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7442  * part of active balancing operations within "domain".
7443  *
7444  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7445  */
7446 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7447 {
7448         struct task_struct *p;
7449
7450         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7451
7452         list_for_each_entry_reverse(p,
7453                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7454                 if (!can_migrate_task(p, env))
7455                         continue;
7456
7457                 detach_task(p, env);
7458
7459                 /*
7460                  * Right now, this is only the second place where
7461                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7462                  * so we can safely collect stats here rather than
7463                  * inside detach_tasks().
7464                  */
7465                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7466                 return p;
7467         }
7468         return NULL;
7469 }
7470
7471 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7472
7473 /*
7474  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7475  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7476  *
7477  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7478  */
7479 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7480 {
7481         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7482         struct task_struct *p;
7483         unsigned long load;
7484         int detached = 0;
7485
7486         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7487
7488         if (env->imbalance <= 0)
7489                 return 0;
7490
7491         while (!list_empty(tasks)) {
7492                 /*
7493                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7494                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7495                  */
7496                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7497                         break;
7498
7499                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7500
7501                 env->loop++;
7502                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7503                 if (env->loop > env->loop_max)
7504                         break;
7505
7506                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7507                 if (env->loop > env->loop_break) {
7508                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7509                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7510                         break;
7511                 }
7512
7513                 if (!can_migrate_task(p, env))
7514                         goto next;
7515
7516                 load = task_h_load(p);
7517
7518                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7519                         goto next;
7520
7521                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7522                         goto next;
7523
7524                 detach_task(p, env);
7525                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7526
7527                 detached++;
7528                 env->imbalance -= load;
7529
7530 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7531                 /*
7532                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7533                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7534                  * the critical section.
7535                  */
7536                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7537                         break;
7538 #endif
7539
7540                 /*
7541                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7542                  * weighted load.
7543                  */
7544                 if (env->imbalance <= 0)
7545                         break;
7546
7547                 continue;
7548 next:
7549                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7550         }
7551
7552         /*
7553          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7554          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7555          * than inside detach_one_task().
7556          */
7557         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7558
7559         return detached;
7560 }
7561
7562 /*
7563  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7564  */
7565 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7566 {
7567         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7568
7569         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7570         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7571         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7572         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7573 }
7574
7575 /*
7576  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7577  * its new rq.
7578  */
7579 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7580 {
7581         struct rq_flags rf;
7582
7583         rq_lock(rq, &rf);
7584         update_rq_clock(rq);
7585         attach_task(rq, p);
7586         rq_unlock(rq, &rf);
7587 }
7588
7589 /*
7590  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7591  * new rq.
7592  */
7593 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7594 {
7595         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7596         struct task_struct *p;
7597         struct rq_flags rf;
7598
7599         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7600         update_rq_clock(env->dst_rq);
7601
7602         while (!list_empty(tasks)) {
7603                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7604                 list_del_init(&p->se.group_node);
7605
7606                 attach_task(env->dst_rq, p);
7607         }
7608
7609         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7610 }
7611
7612 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7613 {
7614         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7615                 return true;
7616
7617         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7618                 return true;
7619
7620         return false;
7621 }
7622
7623 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7624
7625 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7626 {
7627         if (cfs_rq->load.weight)
7628                 return false;
7629
7630         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7631                 return false;
7632
7633         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7634                 return false;
7635
7636         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7637                 return false;
7638
7639         return true;
7640 }
7641
7642 static void update_blocked_averages(int cpu)
7643 {
7644         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7645         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7646         struct rq_flags rf;
7647         bool done = true;
7648
7649         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7650         update_rq_clock(rq);
7651
7652         /*
7653          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7654          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7655          */
7656         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7657                 struct sched_entity *se;
7658
7659                 /* throttled entities do not contribute to load */
7660                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7661                         continue;
7662
7663                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7664                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7665
7666                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7667                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7668                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7669                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7670
7671                 /*
7672                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7673                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7674                  */
7675                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7676                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7677
7678                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7679                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7680                         done = false;
7681         }
7682
7683 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7684         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7685         if (done)
7686                 rq->has_blocked_load = 0;
7687 #endif
7688         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7689 }
7690
7691 /*
7692  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7693  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7694  * group is a fraction of its parents load.
7695  */
7696 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7697 {
7698         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7699         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7700         unsigned long now = jiffies;
7701         unsigned long load;
7702
7703         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7704                 return;
7705
7706         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7707         for_each_sched_entity(se) {
7708                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7709                 cfs_rq->h_load_next = se;
7710                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7711                         break;
7712         }
7713
7714         if (!se) {
7715                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7716                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7717         }
7718
7719         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7720                 load = cfs_rq->h_load;
7721                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7722                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7723                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7724                 cfs_rq->h_load = load;
7725                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7726         }
7727 }
7728
7729 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7730 {
7731         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7732
7733         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7734         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7735                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7736 }
7737 #else
7738 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7739 {
7740         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7741         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7742         struct rq_flags rf;
7743
7744         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7745         update_rq_clock(rq);
7746         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7747 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7748         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7749         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7750                 rq->has_blocked_load = 0;
7751 #endif
7752         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7753 }
7754
7755 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7756 {
7757         return p->se.avg.load_avg;
7758 }
7759 #endif
7760
7761 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7762
7763 enum group_type {
7764         group_other = 0,
7765         group_imbalanced,
7766         group_overloaded,
7767 };
7768
7769 /*
7770  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7771  */
7772 struct sg_lb_stats {
7773         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7774         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7775         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7776         unsigned long load_per_task;
7777         unsigned long group_capacity;
7778         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7779         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7780         unsigned int idle_cpus;
7781         unsigned int group_weight;
7782         enum group_type group_type;
7783         int group_no_capacity;
7784 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7785         unsigned int nr_numa_running;
7786         unsigned int nr_preferred_running;
7787 #endif
7788 };
7789
7790 /*
7791  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7792  *               during load balancing.
7793  */
7794 struct sd_lb_stats {
7795         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7796         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7797         unsigned long total_running;
7798         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7799         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7800         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7801
7802         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7803         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7804 };
7805
7806 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7807 {
7808         /*
7809          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7810          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7811          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7812          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7813          */
7814         *sds = (struct sd_lb_stats){
7815                 .busiest = NULL,
7816                 .local = NULL,
7817                 .total_running = 0UL,
7818                 .total_load = 0UL,
7819                 .total_capacity = 0UL,
7820                 .busiest_stat = {
7821                         .avg_load = 0UL,
7822                         .sum_nr_running = 0,
7823                         .group_type = group_other,
7824                 },
7825         };
7826 }
7827
7828 /**
7829  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7830  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7831  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7832  *
7833  * Return: The load index.
7834  */
7835 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7836                                         enum cpu_idle_type idle)
7837 {
7838         int load_idx;
7839
7840         switch (idle) {
7841         case CPU_NOT_IDLE:
7842                 load_idx = sd->busy_idx;
7843                 break;
7844
7845         case CPU_NEWLY_IDLE:
7846                 load_idx = sd->newidle_idx;
7847                 break;
7848         default:
7849                 load_idx = sd->idle_idx;
7850                 break;
7851         }
7852
7853         return load_idx;
7854 }
7855
7856 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7857 {
7858         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7859         u64 total, used, age_stamp, avg;
7860         s64 delta;
7861
7862         /*
7863          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7864          * we read them once before doing sanity checks on them.
7865          */
7866         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7867         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7868         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7869
7870         if (unlikely(delta < 0))
7871                 delta = 0;
7872
7873         total = sched_avg_period() + delta;
7874
7875         used = div_u64(avg, total);
7876
7877         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7878                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7879
7880         return 1;
7881 }
7882
7883 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7884 {
7885         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7886         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7887
7888         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7889
7890         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7891         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7892
7893         if (!capacity)
7894                 capacity = 1;
7895
7896         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7897         sdg->sgc->capacity = capacity;
7898         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7899 }
7900
7901 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7902 {
7903         struct sched_domain *child = sd->child;
7904         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7905         unsigned long capacity, min_capacity;
7906         unsigned long interval;
7907
7908         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7909         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7910         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7911
7912         if (!child) {
7913                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7914                 return;
7915         }
7916
7917         capacity = 0;
7918         min_capacity = ULONG_MAX;
7919
7920         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7921                 /*
7922                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7923                  * span the current group.
7924                  */
7925
7926                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7927                         struct sched_group_capacity *sgc;
7928                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7929
7930                         /*
7931                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7932                          * gets here before we've attached the domains to the
7933                          * runqueues.
7934                          *
7935                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7936                          * in update_cpu_capacity().
7937                          *
7938                          * This avoids capacity from being 0 and
7939                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7940                          */
7941                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7942                                 capacity += capacity_of(cpu);
7943                         } else {
7944                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7945                                 capacity += sgc->capacity;
7946                         }
7947
7948                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7949                 }
7950         } else  {
7951                 /*
7952                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7953                  * span the current group.
7954                  */
7955
7956                 group = child->groups;
7957                 do {
7958                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7959
7960                         capacity += sgc->capacity;
7961                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7962                         group = group->next;
7963                 } while (group != child->groups);
7964         }
7965
7966         sdg->sgc->capacity = capacity;
7967         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7968 }
7969
7970 /*
7971  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7972  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7973  * Return true is the capacity is reduced
7974  */
7975 static inline int
7976 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7977 {
7978         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7979                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7980 }
7981
7982 /*
7983  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7984  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7985  *
7986  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7987  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7988  * Something like:
7989  *
7990  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7991  *              *     * * *
7992  *
7993  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7994  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7995  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7996  *
7997  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7998  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7999  * moving tasks due to affinity constraints.
8000  *
8001  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8002  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8003  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8004  * to create an effective group imbalance.
8005  *
8006  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8007  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8008  * subtle and fragile situation.
8009  */
8010
8011 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8012 {
8013         return group->sgc->imbalance;
8014 }
8015
8016 /*
8017  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8018  * be used by some tasks.
8019  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8020  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8021  * available capacity for CFS tasks.
8022  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8023  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8024  * capacity in meaningful for the load balancer.
8025  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8026  * any benefit for the load balance.
8027  */
8028 static inline bool
8029 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8030 {
8031         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8032                 return true;
8033
8034         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8035                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8036                 return true;
8037
8038         return false;
8039 }
8040
8041 /*
8042  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8043  *  handle.
8044  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8045  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8046  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8047  *  false.
8048  */
8049 static inline bool
8050 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8051 {
8052         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8053                 return false;
8054
8055         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8056                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8057                 return true;
8058
8059         return false;
8060 }
8061
8062 /*
8063  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8064  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8065  */
8066 static inline bool
8067 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8068 {
8069         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8070                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8071 }
8072
8073 static inline enum
8074 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8075                           struct sg_lb_stats *sgs)
8076 {
8077         if (sgs->group_no_capacity)
8078                 return group_overloaded;
8079
8080         if (sg_imbalanced(group))
8081                 return group_imbalanced;
8082
8083         return group_other;
8084 }
8085
8086 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8087 {
8088 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8089         unsigned int cpu = rq->cpu;
8090
8091         if (!rq->has_blocked_load)
8092                 return false;
8093
8094         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8095                 return false;
8096
8097         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8098                 return true;
8099
8100         update_blocked_averages(cpu);
8101
8102         return rq->has_blocked_load;
8103 #else
8104         return false;
8105 #endif
8106 }
8107
8108 /**
8109  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8110  * @env: The load balancing environment.
8111  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8112  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
8113  * @local_group: Does group contain this_cpu.
8114  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8115  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
8116  */
8117 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8118                         struct sched_group *group, int load_idx,
8119                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
8120                         bool *overload)
8121 {
8122         unsigned long load;
8123         int i, nr_running;
8124
8125         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8126
8127         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8128                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8129
8130                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8131                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8132
8133                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8134                 if (local_group)
8135                         load = target_load(i, load_idx);
8136                 else
8137                         load = source_load(i, load_idx);
8138
8139                 sgs->group_load += load;
8140                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8141                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8142
8143                 nr_running = rq->nr_running;
8144                 if (nr_running > 1)
8145                         *overload = true;
8146
8147 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8148                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8149                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8150 #endif
8151                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8152                 /*
8153                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8154                  */
8155                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8156                         sgs->idle_cpus++;
8157         }
8158
8159         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8160         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8161         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8162
8163         if (sgs->sum_nr_running)
8164                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8165
8166         sgs->group_weight = group->group_weight;
8167
8168         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8169         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8170 }
8171
8172 /**
8173  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8174  * @env: The load balancing environment.
8175  * @sds: sched_domain statistics
8176  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8177  * @sgs: sched_group statistics
8178  *
8179  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8180  * busiest group.
8181  *
8182  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8183  * busiest group. %false otherwise.
8184  */
8185 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8186                                    struct sd_lb_stats *sds,
8187                                    struct sched_group *sg,
8188                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8189 {
8190         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8191
8192         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8193                 return true;
8194
8195         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8196                 return false;
8197
8198         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8199                 return false;
8200
8201         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8202                 goto asym_packing;
8203
8204         /*
8205          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8206          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8207          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8208          * power/energy consequences are not considered.
8209          */
8210         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8211             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8212                 return false;
8213
8214 asym_packing:
8215         /* This is the busiest node in its class. */
8216         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8217                 return true;
8218
8219         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8220         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8221                 return true;
8222         /*
8223          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8224          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8225          * of lower priority than ourself as busy.
8226          */
8227         if (sgs->sum_nr_running &&
8228             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8229                 if (!sds->busiest)
8230                         return true;
8231
8232                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8233                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8234                                       sg->asym_prefer_cpu))
8235                         return true;
8236         }
8237
8238         return false;
8239 }
8240
8241 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8242 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8243 {
8244         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8245                 return regular;
8246         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8247                 return remote;
8248         return all;
8249 }
8250
8251 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8252 {
8253         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8254                 return regular;
8255         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8256                 return remote;
8257         return all;
8258 }
8259 #else
8260 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8261 {
8262         return all;
8263 }
8264
8265 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8266 {
8267         return regular;
8268 }
8269 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8270
8271 /**
8272  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8273  * @env: The load balancing environment.
8274  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8275  */
8276 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8277 {
8278         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8279         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8280         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8281         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8282         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8283         bool overload = false;
8284
8285         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8286                 prefer_sibling = 1;
8287
8288 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8289         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8290                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8291 #endif
8292
8293         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8294
8295         do {
8296                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8297                 int local_group;
8298
8299                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8300                 if (local_group) {
8301                         sds->local = sg;
8302                         sgs = local;
8303
8304                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8305                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8306                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8307                 }
8308
8309                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8310                                                 &overload);
8311
8312                 if (local_group)
8313                         goto next_group;
8314
8315                 /*
8316                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8317                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8318                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8319                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8320                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8321                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8322                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8323                  * the tasks on the system).
8324                  */
8325                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8326                     group_has_capacity(env, local) &&
8327                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8328                         sgs->group_no_capacity = 1;
8329                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8330                 }
8331
8332                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8333                         sds->busiest = sg;
8334                         sds->busiest_stat = *sgs;
8335                 }
8336
8337 next_group:
8338                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8339                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8340                 sds->total_load += sgs->group_load;
8341                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8342
8343                 sg = sg->next;
8344         } while (sg != env->sd->groups);
8345
8346 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8347         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8348             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8349
8350                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8351                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8352         }
8353 #endif
8354
8355         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8356                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8357
8358         if (!env->sd->parent) {
8359                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8360                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8361                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8362         }
8363 }
8364
8365 /**
8366  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8367  *                      sched domain.
8368  *
8369  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8370  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8371  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8372  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8373  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8374  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8375  *
8376  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8377  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8378  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8379  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8380  * number.
8381  *
8382  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8383  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8384  *
8385  * @env: The load balancing environment.
8386  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8387  */
8388 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8389 {
8390         int busiest_cpu;
8391
8392         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8393                 return 0;
8394
8395         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8396                 return 0;
8397
8398         if (!sds->busiest)
8399                 return 0;
8400
8401         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8402         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8403                 return 0;
8404
8405         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8406                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8407                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8408
8409         return 1;
8410 }
8411
8412 /**
8413  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8414  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8415  *                      load balancing.
8416  * @env: The load balancing environment.
8417  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8418  */
8419 static inline
8420 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8421 {
8422         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8423         unsigned int imbn = 2;
8424         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8425         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8426
8427         local = &sds->local_stat;
8428         busiest = &sds->busiest_stat;
8429
8430         if (!local->sum_nr_running)
8431                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8432         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8433                 imbn = 1;
8434
8435         scaled_busy_load_per_task =
8436                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8437                 busiest->group_capacity;
8438
8439         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8440             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8441                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8442                 return;
8443         }
8444
8445         /*
8446          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8447          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8448          * moving them.
8449          */
8450
8451         capa_now += busiest->group_capacity *
8452                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8453         capa_now += local->group_capacity *
8454                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8455         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8456
8457         /* Amount of load we'd subtract */
8458         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8459                 capa_move += busiest->group_capacity *
8460                             min(busiest->load_per_task,
8461                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8462         }
8463
8464         /* Amount of load we'd add */
8465         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8466             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8467                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8468                       local->group_capacity;
8469         } else {
8470                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8471                       local->group_capacity;
8472         }
8473         capa_move += local->group_capacity *
8474                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8475         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8476
8477         /* Move if we gain throughput */
8478         if (capa_move > capa_now)
8479                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8480 }
8481
8482 /**
8483  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8484  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8485  * @env: load balance environment
8486  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8487  */
8488 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8489 {
8490         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8491         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8492
8493         local = &sds->local_stat;
8494         busiest = &sds->busiest_stat;
8495
8496         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8497                 /*
8498                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8499                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8500                  */
8501                 busiest->load_per_task =
8502                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8503         }
8504
8505         /*
8506          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8507          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8508          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8509          * skipped when updating the busiest sg:
8510          */
8511         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8512             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8513                 env->imbalance = 0;
8514                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8515         }
8516
8517         /*
8518          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8519          */
8520         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8521             local->group_type   == group_overloaded) {
8522                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8523                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8524                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8525                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8526                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8527                 } else
8528                         load_above_capacity = ~0UL;
8529         }
8530
8531         /*
8532          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8533          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8534          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8535          * we also don't want to reduce the group load below the group
8536          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8537          */
8538         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8539
8540         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8541         env->imbalance = min(
8542                 max_pull * busiest->group_capacity,
8543                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8544         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8545
8546         /*
8547          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8548          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8549          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8550          * moved
8551          */
8552         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8553                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8554 }
8555
8556 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8557
8558 /**
8559  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8560  * if there is an imbalance.
8561  *
8562  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8563  * to restore balance.
8564  *
8565  * @env: The load balancing environment.
8566  *
8567  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8568  */
8569 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8570 {
8571         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8572         struct sd_lb_stats sds;
8573
8574         init_sd_lb_stats(&sds);
8575
8576         /*
8577          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8578          * this level.
8579          */
8580         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8581         local = &sds.local_stat;
8582         busiest = &sds.busiest_stat;
8583
8584         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8585         if (check_asym_packing(env, &sds))
8586                 return sds.busiest;
8587
8588         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8589         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8590                 goto out_balanced;
8591
8592         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8593         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8594                                                 / sds.total_capacity;
8595
8596         /*
8597          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8598          * work because they assume all things are equal, which typically
8599          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8600          */
8601         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8602                 goto force_balance;
8603
8604         /*
8605          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8606          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8607          */
8608         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8609             busiest->group_no_capacity)
8610                 goto force_balance;
8611
8612         /*
8613          * If the local group is busier than the selected busiest group
8614          * don't try and pull any tasks.
8615          */
8616         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8617                 goto out_balanced;
8618
8619         /*
8620          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8621          * average load.
8622          */
8623         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8624                 goto out_balanced;
8625
8626         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8627                 /*
8628                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8629                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8630                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8631                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8632                  * might end up to just move the imbalance on another group
8633                  */
8634                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8635                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8636                         goto out_balanced;
8637         } else {
8638                 /*
8639                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8640                  * imbalance_pct to be conservative.
8641                  */
8642                 if (100 * busiest->avg_load <=
8643                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8644                         goto out_balanced;
8645         }
8646
8647 force_balance:
8648         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8649         calculate_imbalance(env, &sds);
8650         return sds.busiest;
8651
8652 out_balanced:
8653         env->imbalance = 0;
8654         return NULL;
8655 }
8656
8657 /*
8658  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8659  */
8660 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8661                                      struct sched_group *group)
8662 {
8663         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8664         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8665         int i;
8666
8667         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8668                 unsigned long capacity, wl;
8669                 enum fbq_type rt;
8670
8671                 rq = cpu_rq(i);
8672                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8673
8674                 /*
8675                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8676                  *  - regular: there are !numa tasks
8677                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8678                  *  - all:     there is no distinction
8679                  *
8680                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8681                  * ignore those when there's better options.
8682                  *
8683                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8684                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8685                  * queue by moving tasks around inside the node.
8686                  *
8687                  * If we cannot move enough load due to this classification
8688                  * the next pass will adjust the group classification and
8689                  * allow migration of more tasks.
8690                  *
8691                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8692                  */
8693                 if (rt > env->fbq_type)
8694                         continue;
8695
8696                 capacity = capacity_of(i);
8697
8698                 wl = weighted_cpuload(rq);
8699
8700                 /*
8701                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8702                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8703                  */
8704
8705                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8706                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8707                         continue;
8708
8709                 /*
8710                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8711                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8712                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8713                  * potentially running at a lower capacity.
8714                  *
8715                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8716                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8717                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8718                  * our previous maximum.
8719                  */
8720                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8721                         busiest_load = wl;
8722                         busiest_capacity = capacity;
8723                         busiest = rq;
8724                 }
8725         }
8726
8727         return busiest;
8728 }
8729
8730 /*
8731  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8732  * so long as it is large enough.
8733  */
8734 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8735
8736 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8737 {
8738         struct sched_domain *sd = env->sd;
8739
8740         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8741
8742                 /*
8743                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8744                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8745                  * highest priority CPUs.
8746                  */
8747                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8748                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8749                         return 1;
8750         }
8751
8752         /*
8753          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8754          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8755          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8756          * available on dst_cpu.
8757          */
8758         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8759             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8760                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8761                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8762                         return 1;
8763         }
8764
8765         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8766 }
8767
8768 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8769
8770 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8771 {
8772         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8773         int cpu, balance_cpu = -1;
8774
8775         /*
8776          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8777          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8778          */
8779         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8780                 return 0;
8781
8782         /*
8783          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8784          * to do the newly idle load balance.
8785          */
8786         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8787                 return 1;
8788
8789         /* Try to find first idle CPU */
8790         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8791                 if (!idle_cpu(cpu))
8792                         continue;
8793
8794                 balance_cpu = cpu;
8795                 break;
8796         }
8797
8798         if (balance_cpu == -1)
8799                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8800
8801         /*
8802          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8803          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8804          */
8805         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8806 }
8807
8808 /*
8809  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8810  * tasks if there is an imbalance.
8811  */
8812 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8813                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8814                         int *continue_balancing)
8815 {
8816         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8817         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8818         struct sched_group *group;
8819         struct rq *busiest;
8820         struct rq_flags rf;
8821         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8822
8823         struct lb_env env = {
8824                 .sd             = sd,
8825                 .dst_cpu        = this_cpu,
8826                 .dst_rq         = this_rq,
8827                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8828                 .idle           = idle,
8829                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8830                 .cpus           = cpus,
8831                 .fbq_type       = all,
8832                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8833         };
8834
8835         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8836
8837         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8838
8839 redo:
8840         if (!should_we_balance(&env)) {
8841                 *continue_balancing = 0;
8842                 goto out_balanced;
8843         }
8844
8845         group = find_busiest_group(&env);
8846         if (!group) {
8847                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8848                 goto out_balanced;
8849         }
8850
8851         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8852         if (!busiest) {
8853                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8854                 goto out_balanced;
8855         }
8856
8857         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8858
8859         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8860
8861         env.src_cpu = busiest->cpu;
8862         env.src_rq = busiest;
8863
8864         ld_moved = 0;
8865         if (busiest->nr_running > 1) {
8866                 /*
8867                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8868                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8869                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8870                  * correctly treated as an imbalance.
8871                  */
8872                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8873                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8874
8875 more_balance:
8876                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8877                 update_rq_clock(busiest);
8878
8879                 /*
8880                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8881                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8882                  */
8883                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8884
8885                 /*
8886                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8887                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8888                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8889                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8890                  * See task_rq_lock() family for the details.
8891                  */
8892
8893                 rq_unlock(busiest, &rf);
8894
8895                 if (cur_ld_moved) {
8896                         attach_tasks(&env);
8897                         ld_moved += cur_ld_moved;
8898                 }
8899
8900                 local_irq_restore(rf.flags);
8901
8902                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8903                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8904                         goto more_balance;
8905                 }
8906
8907                 /*
8908                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8909                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8910                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8911                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8912                  * sched_group.
8913                  *
8914                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8915                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8916                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8917                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8918                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8919                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8920                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8921                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8922                  * This however should not happen so much in practice and
8923                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8924                  * excess load moved.
8925                  */
8926                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8927
8928                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8929                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8930
8931                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8932                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8933                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8934                         env.loop         = 0;
8935                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8936
8937                         /*
8938                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8939                          * need to continue with same src_cpu.
8940                          */
8941                         goto more_balance;
8942                 }
8943
8944                 /*
8945                  * We failed to reach balance because of affinity.
8946                  */
8947                 if (sd_parent) {
8948                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8949
8950                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8951                                 *group_imbalance = 1;
8952                 }
8953
8954                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8955                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8956                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8957                         /*
8958                          * Attempting to continue load balancing at the current
8959                          * sched_domain level only makes sense if there are
8960                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8961                          * pull load from which are not contained within the
8962                          * destination group that is receiving any migrated
8963                          * load.
8964                          */
8965                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8966                                 env.loop = 0;
8967                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8968                                 goto redo;
8969                         }
8970                         goto out_all_pinned;
8971                 }
8972         }
8973
8974         if (!ld_moved) {
8975                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8976                 /*
8977                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8978                  * We do not want newidle balance, which can be very
8979                  * frequent, pollute the failure counter causing
8980                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8981                  */
8982                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8983                         sd->nr_balance_failed++;
8984
8985                 if (need_active_balance(&env)) {
8986                         unsigned long flags;
8987
8988                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8989
8990                         /*
8991                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8992                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8993                          * moved to this_cpu:
8994                          */
8995                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8996                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8997                                                             flags);
8998                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8999                                 goto out_one_pinned;
9000                         }
9001
9002                         /*
9003                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9004                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9005                          * only after active load balance is finished.
9006                          */
9007                         if (!busiest->active_balance) {
9008                                 busiest->active_balance = 1;
9009                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9010                                 active_balance = 1;
9011                         }
9012                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9013
9014                         if (active_balance) {
9015                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9016                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9017                                         &busiest->active_balance_work);
9018                         }
9019
9020                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9021                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9022                 }
9023         } else
9024                 sd->nr_balance_failed = 0;
9025
9026         if (likely(!active_balance)) {
9027                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9028                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9029         } else {
9030                 /*
9031                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9032                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9033                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9034                  * detach_tasks).
9035                  */
9036                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9037                         sd->balance_interval *= 2;
9038         }
9039
9040         goto out;
9041
9042 out_balanced:
9043         /*
9044          * We reach balance although we may have faced some affinity
9045          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9046          */
9047         if (sd_parent) {
9048                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9049
9050                 if (*group_imbalance)
9051                         *group_imbalance = 0;
9052         }
9053
9054 out_all_pinned:
9055         /*
9056          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9057          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9058          * can try to migrate them.
9059          */
9060         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9061
9062         sd->nr_balance_failed = 0;
9063
9064 out_one_pinned:
9065         /* tune up the balancing interval */
9066         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
9067                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9068                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
9069                 sd->balance_interval *= 2;
9070
9071         ld_moved = 0;
9072 out:
9073         return ld_moved;
9074 }
9075
9076 static inline unsigned long
9077 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9078 {
9079         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9080
9081         if (cpu_busy)
9082                 interval *= sd->busy_factor;
9083
9084         /* scale ms to jiffies */
9085         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9086         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9087
9088         return interval;
9089 }
9090
9091 static inline void
9092 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9093 {
9094         unsigned long interval, next;
9095
9096         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9097         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9098         next = sd->last_balance + interval;
9099
9100         if (time_after(*next_balance, next))
9101                 *next_balance = next;
9102 }
9103
9104 /*
9105  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9106  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9107  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9108  * avoids physical / logical imbalances.
9109  */
9110 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9111 {
9112         struct rq *busiest_rq = data;
9113         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9114         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9115         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9116         struct sched_domain *sd;
9117         struct task_struct *p = NULL;
9118         struct rq_flags rf;
9119
9120         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9121         /*
9122          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9123          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9124          * inactive CPUs.
9125          */
9126         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9127                 goto out_unlock;
9128
9129         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9130         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9131                      !busiest_rq->active_balance))
9132                 goto out_unlock;
9133
9134         /* Is there any task to move? */
9135         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9136                 goto out_unlock;
9137
9138         /*
9139          * This condition is "impossible", if it occurs
9140          * we need to fix it. Originally reported by
9141          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9142          */
9143         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9144
9145         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9146         rcu_read_lock();
9147         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9148                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9149                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9150                                 break;
9151         }
9152
9153         if (likely(sd)) {
9154                 struct lb_env env = {
9155                         .sd             = sd,
9156                         .dst_cpu        = target_cpu,
9157                         .dst_rq         = target_rq,
9158                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9159                         .src_rq         = busiest_rq,
9160                         .idle           = CPU_IDLE,
9161                         /*
9162                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9163                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9164                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9165                          * about DST_PINNED.
9166                          */
9167                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9168                 };
9169
9170                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9171                 update_rq_clock(busiest_rq);
9172
9173                 p = detach_one_task(&env);
9174                 if (p) {
9175                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9176                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9177                         sd->nr_balance_failed = 0;
9178                 } else {
9179                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9180                 }
9181         }
9182         rcu_read_unlock();
9183 out_unlock:
9184         busiest_rq->active_balance = 0;
9185         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9186
9187         if (p)
9188                 attach_one_task(target_rq, p);
9189
9190         local_irq_enable();
9191
9192         return 0;
9193 }
9194
9195 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9196
9197 /*
9198  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9199  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9200  */
9201 void update_max_interval(void)
9202 {
9203         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9204 }
9205
9206 /*
9207  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9208  * and initiates a balancing operation if so.
9209  *
9210  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9211  */
9212 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9213 {
9214         int continue_balancing = 1;
9215         int cpu = rq->cpu;
9216         unsigned long interval;
9217         struct sched_domain *sd;
9218         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9219         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9220         int update_next_balance = 0;
9221         int need_serialize, need_decay = 0;
9222         u64 max_cost = 0;
9223
9224         rcu_read_lock();
9225         for_each_domain(cpu, sd) {
9226                 /*
9227                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9228                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9229                  */
9230                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9231                         sd->max_newidle_lb_cost =
9232                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9233                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9234                         need_decay = 1;
9235                 }
9236                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9237
9238                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9239                         continue;
9240
9241                 /*
9242                  * Stop the load balance at this level. There is another
9243                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9244                  * actively.
9245                  */
9246                 if (!continue_balancing) {
9247                         if (need_decay)
9248                                 continue;
9249                         break;
9250                 }
9251
9252                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9253
9254                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9255                 if (need_serialize) {
9256                         if (!spin_trylock(&balancing))
9257                                 goto out;
9258                 }
9259
9260                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9261                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9262                                 /*
9263                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9264                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9265                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9266                                  */
9267                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9268                         }
9269                         sd->last_balance = jiffies;
9270                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9271                 }
9272                 if (need_serialize)
9273                         spin_unlock(&balancing);
9274 out:
9275                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9276                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9277                         update_next_balance = 1;
9278                 }
9279         }
9280         if (need_decay) {
9281                 /*
9282                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9283                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9284                  */
9285                 rq->max_idle_balance_cost =
9286                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9287         }
9288         rcu_read_unlock();
9289
9290         /*
9291          * next_balance will be updated only when there is a need.
9292          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9293          * updated.
9294          */
9295         if (likely(update_next_balance)) {
9296                 rq->next_balance = next_balance;
9297
9298 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9299                 /*
9300                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9301                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9302                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9303                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9304                  * balance for itself and we need to update the
9305                  * nohz.next_balance accordingly.
9306                  */
9307                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9308                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9309 #endif
9310         }
9311 }
9312
9313 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9314 {
9315         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9316 }
9317
9318 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9319 /*
9320  * idle load balancing details
9321  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9322  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9323  *   load balancing for all the idle CPUs.
9324  */
9325
9326 static inline int find_new_ilb(void)
9327 {
9328         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9329
9330         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9331                 return ilb;
9332
9333         return nr_cpu_ids;
9334 }
9335
9336 /*
9337  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9338  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9339  * CPU (if there is one).
9340  */
9341 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9342 {
9343         int ilb_cpu;
9344
9345         nohz.next_balance++;
9346
9347         ilb_cpu = find_new_ilb();
9348
9349         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9350                 return;
9351
9352         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9353         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9354                 return;
9355
9356         /*
9357          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9358          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9359          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9360          * will be run before returning from the IPI.
9361          */
9362         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9363 }
9364
9365 /*
9366  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9367  * of an idle cpu in the system.
9368  *   - This rq has more than one task.
9369  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9370  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9371  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9372  *     multiple busy cpu.
9373  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9374  *     domain span are idle.
9375  */
9376 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9377 {
9378         unsigned long now = jiffies;
9379         struct sched_domain_shared *sds;
9380         struct sched_domain *sd;
9381         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9382         unsigned int flags = 0;
9383
9384         if (unlikely(rq->idle_balance))
9385                 return;
9386
9387         /*
9388          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9389          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9390          */
9391         nohz_balance_exit_idle(rq);
9392
9393         /*
9394          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9395          * balancing.
9396          */
9397         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9398                 return;
9399
9400         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9401             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9402                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9403
9404         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9405                 goto out;
9406
9407         if (rq->nr_running >= 2) {
9408                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9409                 goto out;
9410         }
9411
9412         rcu_read_lock();
9413         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9414         if (sds) {
9415                 /*
9416                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9417                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9418                  */
9419                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9420                 if (nr_busy > 1) {
9421                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9422                         goto unlock;
9423                 }
9424
9425         }
9426
9427         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9428         if (sd) {
9429                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9430                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9431                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9432                         goto unlock;
9433                 }
9434         }
9435
9436         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9437         if (sd) {
9438                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9439                         if (i == cpu ||
9440                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9441                                 continue;
9442
9443                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9444                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9445                                 goto unlock;
9446                         }
9447                 }
9448         }
9449 unlock:
9450         rcu_read_unlock();
9451 out:
9452         if (flags)
9453                 kick_ilb(flags);
9454 }
9455
9456 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9457 {
9458         struct sched_domain *sd;
9459
9460         rcu_read_lock();
9461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9462
9463         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9464                 goto unlock;
9465         sd->nohz_idle = 0;
9466
9467         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9468 unlock:
9469         rcu_read_unlock();
9470 }
9471
9472 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9473 {
9474         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9475
9476         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9477                 return;
9478
9479         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9480         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9481         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9482
9483         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9484 }
9485
9486 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9487 {
9488         struct sched_domain *sd;
9489
9490         rcu_read_lock();
9491         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9492
9493         if (!sd || sd->nohz_idle)
9494                 goto unlock;
9495         sd->nohz_idle = 1;
9496
9497         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9498 unlock:
9499         rcu_read_unlock();
9500 }
9501
9502 /*
9503  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9504  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9505  */
9506 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9507 {
9508         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9509
9510         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9511
9512         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9513         if (!cpu_active(cpu))
9514                 return;
9515
9516         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9517         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9518                 return;
9519
9520         /*
9521          * Can be set safely without rq->lock held
9522          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9523          * rq->lock is held during the check and the clear
9524          */
9525         rq->has_blocked_load = 1;
9526
9527         /*
9528          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9529          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9530          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9531          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9532          */
9533         if (rq->nohz_tick_stopped)
9534                 goto out;
9535
9536         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9537         if (on_null_domain(rq))
9538                 return;
9539
9540         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9541
9542         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9543         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9544
9545         /*
9546          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9547          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9548          * store.
9549          */
9550         smp_mb__after_atomic();
9551
9552         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9553
9554 out:
9555         /*
9556          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9557          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9558          */
9559         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9560 }
9561
9562 /*
9563  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9564  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9565  * tasks movement depending of flags.
9566  * The function returns false if the loop has stopped before running
9567  * through all idle CPUs.
9568  */
9569 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9570                                enum cpu_idle_type idle)
9571 {
9572         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9573         unsigned long now = jiffies;
9574         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9575         bool has_blocked_load = false;
9576         int update_next_balance = 0;
9577         int this_cpu = this_rq->cpu;
9578         int balance_cpu;
9579         int ret = false;
9580         struct rq *rq;
9581
9582         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9583
9584         /*
9585          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9586          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9587          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9588          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9589          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9590          * check the load of an idle cpu.
9591          */
9592         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9593
9594         /*
9595          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9596          * store from nohz_balance_enter_idle().
9597          */
9598         smp_mb();
9599
9600         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9601                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9602                         continue;
9603
9604                 /*
9605                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9606                  * work being done for other CPUs. Next load
9607                  * balancing owner will pick it up.
9608                  */
9609                 if (need_resched()) {
9610                         has_blocked_load = true;
9611                         goto abort;
9612                 }
9613
9614                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9615
9616                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9617
9618                 /*
9619                  * If time for next balance is due,
9620                  * do the balance.
9621                  */
9622                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9623                         struct rq_flags rf;
9624
9625                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9626                         update_rq_clock(rq);
9627                         cpu_load_update_idle(rq);
9628                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9629
9630                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9631                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9632                 }
9633
9634                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9635                         next_balance = rq->next_balance;
9636                         update_next_balance = 1;
9637                 }
9638         }
9639
9640         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9641         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9642                 update_blocked_averages(this_cpu);
9643                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9644         }
9645
9646         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9647                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9648
9649         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9650                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9651
9652         /* The full idle balance loop has been done */
9653         ret = true;
9654
9655 abort:
9656         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9657         if (has_blocked_load)
9658                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9659
9660         /*
9661          * next_balance will be updated only when there is a need.
9662          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9663          * updated.
9664          */
9665         if (likely(update_next_balance))
9666                 nohz.next_balance = next_balance;
9667
9668         return ret;
9669 }
9670
9671 /*
9672  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9673  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9674  */
9675 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9676 {
9677         int this_cpu = this_rq->cpu;
9678         unsigned int flags;
9679
9680         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9681                 return false;
9682
9683         if (idle != CPU_IDLE) {
9684                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9685                 return false;
9686         }
9687
9688         /*
9689          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9690          */
9691         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9692         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9693                 return false;
9694
9695         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9696
9697         return true;
9698 }
9699
9700 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9701 {
9702         int this_cpu = this_rq->cpu;
9703
9704         /*
9705          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9706          * housekeeping
9707          */
9708         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9709                 return;
9710
9711         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9712         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9713                 return;
9714
9715         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9716         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9717             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9718                 return;
9719
9720         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9721         /*
9722          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9723          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9724          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9725          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9726          */
9727         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9728                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9729         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9730 }
9731
9732 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9733 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9734
9735 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9736 {
9737         return false;
9738 }
9739
9740 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9741 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9742
9743 /*
9744  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9745  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9746  */
9747 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9748 {
9749         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9750         int this_cpu = this_rq->cpu;
9751         struct sched_domain *sd;
9752         int pulled_task = 0;
9753         u64 curr_cost = 0;
9754
9755         /*
9756          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9757          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9758          */
9759         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9760
9761         /*
9762          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9763          */
9764         if (!cpu_active(this_cpu))
9765                 return 0;
9766
9767         /*
9768          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9769          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9770          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9771          * re-start the picking loop.
9772          */
9773         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9774
9775         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9776             !this_rq->rd->overload) {
9777
9778                 rcu_read_lock();
9779                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9780                 if (sd)
9781                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9782                 rcu_read_unlock();
9783
9784                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9785
9786                 goto out;
9787         }
9788
9789         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9790
9791         update_blocked_averages(this_cpu);
9792         rcu_read_lock();
9793         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9794                 int continue_balancing = 1;
9795                 u64 t0, domain_cost;
9796
9797                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9798                         continue;
9799
9800                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9801                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9802                         break;
9803                 }
9804
9805                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9806                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9807
9808                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9809                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9810                                                    &continue_balancing);
9811
9812                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9813                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9814                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9815
9816                         curr_cost += domain_cost;
9817                 }
9818
9819                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9820
9821                 /*
9822                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9823                  * now runnable tasks on this rq.
9824                  */
9825                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9826                         break;
9827         }
9828         rcu_read_unlock();
9829
9830         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9831
9832         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9833                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9834
9835 out:
9836         /*
9837          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9838          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9839          * pretend we pulled a task.
9840          */
9841         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9842                 pulled_task = 1;
9843
9844         /* Move the next balance forward */
9845         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9846                 this_rq->next_balance = next_balance;
9847
9848         /* Is there a task of a high priority class? */
9849         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9850                 pulled_task = -1;
9851
9852         if (pulled_task)
9853                 this_rq->idle_stamp = 0;
9854
9855         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9856
9857         return pulled_task;
9858 }
9859
9860 /*
9861  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9862  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9863  */
9864 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9865 {
9866         struct rq *this_rq = this_rq();
9867         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9868                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9869
9870         /*
9871          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9872          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9873          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9874          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9875          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9876          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9877          */
9878         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9879                 return;
9880
9881         /* normal load balance */
9882         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9883         rebalance_domains(this_rq, idle);
9884 }
9885
9886 /*
9887  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9888  */
9889 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9890 {
9891         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9892         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9893                 return;
9894
9895         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9896                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9897
9898         nohz_balancer_kick(rq);
9899 }
9900
9901 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9902 {
9903         update_sysctl();
9904
9905         update_runtime_enabled(rq);
9906 }
9907
9908 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9909 {
9910         update_sysctl();
9911
9912         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9913         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9914 }
9915
9916 #endif /* CONFIG_SMP */
9917
9918 /*
9919  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9920  *
9921  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9922  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9923  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9924  * parameters.
9925  */
9926 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9927 {
9928         struct cfs_rq *cfs_rq;
9929         struct sched_entity *se = &curr->se;
9930
9931         for_each_sched_entity(se) {
9932                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9933                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9934         }
9935
9936         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9937                 task_tick_numa(rq, curr);
9938 }
9939
9940 /*
9941  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9942  *  - child not yet on the tasklist
9943  *  - preemption disabled
9944  */
9945 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9946 {
9947         struct cfs_rq *cfs_rq;
9948         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9949         struct rq *rq = this_rq();
9950         struct rq_flags rf;
9951
9952         rq_lock(rq, &rf);
9953         update_rq_clock(rq);
9954
9955         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9956         curr = cfs_rq->curr;
9957         if (curr) {
9958                 update_curr(cfs_rq);
9959                 se->vruntime = curr->vruntime;
9960         }
9961         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9962
9963         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9964                 /*
9965                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9966                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9967                  */
9968                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9969                 resched_curr(rq);
9970         }
9971
9972         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9973         rq_unlock(rq, &rf);
9974 }
9975
9976 /*
9977  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9978  * the current task.
9979  */
9980 static void
9981 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9982 {
9983         if (!task_on_rq_queued(p))
9984                 return;
9985
9986         /*
9987          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9988          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9989          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9990          */
9991         if (rq->curr == p) {
9992                 if (p->prio > oldprio)
9993                         resched_curr(rq);
9994         } else
9995                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9996 }
9997
9998 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9999 {
10000         struct sched_entity *se = &p->se;
10001
10002         /*
10003          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10004          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10005          * vruntime.
10006          */
10007         if (p->on_rq)
10008                 return true;
10009
10010         /*
10011          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10012          * But there are some cases where it has already been normalized:
10013          *
10014          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10015          *   wake_up_new_task().
10016          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10017          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10018          */
10019         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
10020                 return true;
10021
10022         return false;
10023 }
10024
10025 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10026 /*
10027  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10028  * visible to the root
10029  */
10030 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10031 {
10032         struct cfs_rq *cfs_rq;
10033
10034         /* Start to propagate at parent */
10035         se = se->parent;
10036
10037         for_each_sched_entity(se) {
10038                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10039
10040                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10041                         break;
10042
10043                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10044         }
10045 }
10046 #else
10047 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10048 #endif
10049
10050 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10051 {
10052         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10053
10054         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10055         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10056         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10057         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10058         propagate_entity_cfs_rq(se);
10059 }
10060
10061 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10062 {
10063         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10064
10065 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10066         /*
10067          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10068          * class maintain depth value), reset depth properly.
10069          */
10070         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10071 #endif
10072
10073         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10074         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10075         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10076         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10077         propagate_entity_cfs_rq(se);
10078 }
10079
10080 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10081 {
10082         struct sched_entity *se = &p->se;
10083         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10084
10085         if (!vruntime_normalized(p)) {
10086                 /*
10087                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10088                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10089                  */
10090                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10091                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10092         }
10093
10094         detach_entity_cfs_rq(se);
10095 }
10096
10097 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10098 {
10099         struct sched_entity *se = &p->se;
10100         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10101
10102         attach_entity_cfs_rq(se);
10103
10104         if (!vruntime_normalized(p))
10105                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10106 }
10107
10108 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10109 {
10110         detach_task_cfs_rq(p);
10111 }
10112
10113 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10114 {
10115         attach_task_cfs_rq(p);
10116
10117         if (task_on_rq_queued(p)) {
10118                 /*
10119                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10120                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10121                  * if we can still preempt the current task.
10122                  */
10123                 if (rq->curr == p)
10124                         resched_curr(rq);
10125                 else
10126                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10127         }
10128 }
10129
10130 /* Account for a task changing its policy or group.
10131  *
10132  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10133  * migrates between groups/classes.
10134  */
10135 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10136 {
10137         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10138
10139         for_each_sched_entity(se) {
10140                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10141
10142                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10143                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10144                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10145         }
10146 }
10147
10148 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10149 {
10150         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10151         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10152 #ifndef CONFIG_64BIT
10153         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10154 #endif
10155 #ifdef CONFIG_SMP
10156         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10157 #endif
10158 }
10159
10160 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10161 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10162 {
10163         struct sched_entity *se = &p->se;
10164
10165         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10166         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10167 }
10168
10169 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10170 {
10171         detach_task_cfs_rq(p);
10172         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10173
10174 #ifdef CONFIG_SMP
10175         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10176         p->se.avg.last_update_time = 0;
10177 #endif
10178         attach_task_cfs_rq(p);
10179 }
10180
10181 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10182 {
10183         switch (type) {
10184         case TASK_SET_GROUP:
10185                 task_set_group_fair(p);
10186                 break;
10187
10188         case TASK_MOVE_GROUP:
10189                 task_move_group_fair(p);
10190                 break;
10191         }
10192 }
10193
10194 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10195 {
10196         int i;
10197
10198         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10199
10200         for_each_possible_cpu(i) {
10201                 if (tg->cfs_rq)
10202                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10203                 if (tg->se)
10204                         kfree(tg->se[i]);
10205         }
10206
10207         kfree(tg->cfs_rq);
10208         kfree(tg->se);
10209 }
10210
10211 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10212 {
10213         struct sched_entity *se;
10214         struct cfs_rq *cfs_rq;
10215         int i;
10216
10217         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10218         if (!tg->cfs_rq)
10219                 goto err;
10220         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10221         if (!tg->se)
10222                 goto err;
10223
10224         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10225
10226         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10227
10228         for_each_possible_cpu(i) {
10229                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10230                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10231                 if (!cfs_rq)
10232                         goto err;
10233
10234                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10235                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10236                 if (!se)
10237                         goto err_free_rq;
10238
10239                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10240                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10241                 init_entity_runnable_average(se);
10242         }
10243
10244         return 1;
10245
10246 err_free_rq:
10247         kfree(cfs_rq);
10248 err:
10249         return 0;
10250 }
10251
10252 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10253 {
10254         struct sched_entity *se;
10255         struct rq *rq;
10256         int i;
10257
10258         for_each_possible_cpu(i) {
10259                 rq = cpu_rq(i);
10260                 se = tg->se[i];
10261
10262                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10263                 update_rq_clock(rq);
10264                 attach_entity_cfs_rq(se);
10265                 sync_throttle(tg, i);
10266                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10267         }
10268 }
10269
10270 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10271 {
10272         unsigned long flags;
10273         struct rq *rq;
10274         int cpu;
10275
10276         for_each_possible_cpu(cpu) {
10277                 if (tg->se[cpu])
10278                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10279
10280                 /*
10281                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10282                  * check on_list without danger of it being re-added.
10283                  */
10284                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10285                         continue;
10286
10287                 rq = cpu_rq(cpu);
10288
10289                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10290                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10291                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10292         }
10293 }
10294
10295 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10296                         struct sched_entity *se, int cpu,
10297                         struct sched_entity *parent)
10298 {
10299         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10300
10301         cfs_rq->tg = tg;
10302         cfs_rq->rq = rq;
10303         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10304
10305         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10306         tg->se[cpu] = se;
10307
10308         /* se could be NULL for root_task_group */
10309         if (!se)
10310                 return;
10311
10312         if (!parent) {
10313                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10314                 se->depth = 0;
10315         } else {
10316                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10317                 se->depth = parent->depth + 1;
10318         }
10319
10320         se->my_q = cfs_rq;
10321         /* guarantee group entities always have weight */
10322         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10323         se->parent = parent;
10324 }
10325
10326 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10327
10328 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10329 {
10330         int i;
10331
10332         /*
10333          * We can't change the weight of the root cgroup.
10334          */
10335         if (!tg->se[0])
10336                 return -EINVAL;
10337
10338         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10339
10340         mutex_lock(&shares_mutex);
10341         if (tg->shares == shares)
10342                 goto done;
10343
10344         tg->shares = shares;
10345         for_each_possible_cpu(i) {
10346                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10347                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10348                 struct rq_flags rf;
10349
10350                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10351                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10352                 update_rq_clock(rq);
10353                 for_each_sched_entity(se) {
10354                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10355                         update_cfs_group(se);
10356                 }
10357                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10358         }
10359
10360 done:
10361         mutex_unlock(&shares_mutex);
10362         return 0;
10363 }
10364 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10365
10366 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10367
10368 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10369 {
10370         return 1;
10371 }
10372
10373 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10374
10375 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10376
10377 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10378
10379
10380 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10381 {
10382         struct sched_entity *se = &task->se;
10383         unsigned int rr_interval = 0;
10384
10385         /*
10386          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10387          * idle runqueue:
10388          */
10389         if (rq->cfs.load.weight)
10390                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10391
10392         return rr_interval;
10393 }
10394
10395 /*
10396  * All the scheduling class methods:
10397  */
10398 const struct sched_class fair_sched_class = {
10399         .next                   = &idle_sched_class,
10400         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10401         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10402         .yield_task             = yield_task_fair,
10403         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10404
10405         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10406
10407         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10408         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10409
10410 #ifdef CONFIG_SMP
10411         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10412         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10413
10414         .rq_online              = rq_online_fair,
10415         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10416
10417         .task_dead              = task_dead_fair,
10418         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10419 #endif
10420
10421         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10422         .task_tick              = task_tick_fair,
10423         .task_fork              = task_fork_fair,
10424
10425         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10426         .switched_from          = switched_from_fair,
10427         .switched_to            = switched_to_fair,
10428
10429         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10430
10431         .update_curr            = update_curr_fair,
10432
10433 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10434         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10435 #endif
10436 };
10437
10438 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10439 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10440 {
10441         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10442
10443         rcu_read_lock();
10444         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10445                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10446         rcu_read_unlock();
10447 }
10448
10449 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10450 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10451 {
10452         int node;
10453         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10454
10455         for_each_online_node(node) {
10456                 if (p->numa_faults) {
10457                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10458                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10459                 }
10460                 if (p->numa_group) {
10461                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10462                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10463                 }
10464                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10465         }
10466 }
10467 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10468 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10469
10470 __init void init_sched_fair_class(void)
10471 {
10472 #ifdef CONFIG_SMP
10473         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10474
10475 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10476         nohz.next_balance = jiffies;
10477         nohz.next_blocked = jiffies;
10478         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10479 #endif
10480 #endif /* SMP */
10481
10482 }